電解液對電池的影響有多大?

他們發現，電池電解液中使用的鹽造成了很大的差異。當一種叫做LiTFSI(三氟甲基磺酰亞胺鋰)的鹽被放入電池的電解液中時，測試電池能夠維持200次以上的最大充放電。在鋰硫電池中，LiTFSI將鋰原子和硫原子結合在電極上，但釋放速度很快。相比之下，類似的電解質對鋰原子和硫原子的束縛更強，根本不釋放它們。其用途是電池功能靈敏衰退;幾十次運行后，電池就沒電了。

電動汽車令人擔憂的一個問題是，司機們不希望在高速公路上長時間行駛時被卡在充電站之間。這些擔憂促使消費者購買低排放汽車。本研究的用途為高能鋰硫電池的規劃指導增添了另一個重要因素。

為了確定電解質對鋰硫電池的影響，研究小組使用了LiTFSI和LiFSI，這是兩種非常相似的電解質，除了LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他們利用環境分子實驗室的設備對電池的充放電能量進行了持續測試，最后對電極進行了查詢分析。

他們發現，在鋰硫電池中，使用LiTFSI作為電解液，鋰原子與硫原子結合，在電極表面形成鋰硫(LiSx)。當LiFSI用作電解液時，就會形成硫酸鋰(LiSOx)。在測量了兩種鋰化合物的緊密程度后，他們發現，硫化鋰會簡單地分裂以釋放鋰。然而，硫酸鋰是很難分離的，所以硫酸鋰是暫時的氧元素是罪魁禍首。

通過結合微觀成分分析和模擬，我們可以看到什么化學鍵短暫斷裂，以及假如化學鍵斷裂會發生什么。在國家實驗室領導這項研究的張吉光博士說，這個過程使我們能夠識別電解質的行為，引導我們計劃更好的電解質，并提高鋰硫電池的循環壽命。

關于研究者來說，下一步是研究電解質增強劑，它在鋰的陽極表面形成一層保護層，以抵抗電解質的腐蝕用途。