不易燃電解液在高性能鉀電池的應用

據(jù)外媒報道，澳大利亞科學家研發(fā)一種不易燃電解液，可應用于鉀和鉀離子電池，促進鋰技術以外的下一代儲能系統(tǒng)發(fā)展。新型電解質基于有機磷酸鹽，使電池更加安全，而且可以在低濃度下運行，這是大規(guī)模應用的必要條件。

目前，鋰離子電池技術在儲能市場占據(jù)主導位置，但是，這種電池存在價格、環(huán)境問題和電解液易燃等固有缺點。在開發(fā)下一代電池技術時，科學家們嘗試用鉀離子等更豐富、更便宜的材料，來取代鋰離子。然而，鉀和鉀離子電池也存在安全問題，比如電解質易燃。

澳大利亞伍倫貢大學（University of Wollongong）的材料科學家Zaiping Guo及其團隊，開發(fā)了一種基于阻燃材料的電解質，找到新解決方案。新型電解質以磷酸三乙酯為單一溶劑組分。之前在鋰離子電池中進行測試時，這種阻燃劑材料需要達到非常高的濃度，才能長期保持穩(wěn)定，工業(yè)應用成本過高。所以，電池行業(yè)需要更便宜、性能更好的稀電解質。在研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，可以用鉀離子來降低相關濃度。他們將磷酸鹽溶劑與一種常用的鉀鹽混合，從而獲得一種不會燃燒的電解質，可使組裝電池的濃度穩(wěn)定循環(huán)在0.9-2mol/L，適合較大規(guī)模應用，比如智能電網(wǎng)。

研究人員表示，形成均勻穩(wěn)定的固態(tài)電解質間相層，是確保性能的關鍵。根據(jù)他們的觀察，只有采取這種磷酸鹽電解質，才能生成間相層，傳統(tǒng)碳酸鹽電解液無法形成此類層體。另外，新型電解質具有高循環(huán)穩(wěn)定性，而在相同條件下，傳統(tǒng)碳酸鹽基電解液會發(fā)生分解。

研究團隊已經(jīng)證明，新型無機磷酸鹽電解質，可用于制造性能安全的下一代鉀離子電池。他們認為，可進一步開發(fā)基于阻燃劑的電解質，并將其應用于其他非易燃電池系統(tǒng)設計。