日本开发新一代 锂离子电池电解液

据日本媒体报道，以东京大学研究生院工学系研究科教授山田淳夫与助教山田裕贵为核心组成的研发小组，发现了锂离子电池可实现多种电解液的设计新方向。该研发小组开发出了极“浓电解液”，决定充电速度的Li+浓度达到以往电解液的4倍以上。该研究颠覆了“电解液溶剂只能使用碳酸乙烯酯(EC)”这一锂离子电池诞生20多年来，技术人员一直深信不疑的定论。

据报道，东京大学开发的高浓度电解液具备所有溶剂都与Li+进行配位的特殊构造。另外，Li+与阴离子连续结合的特点也不同于以碳酸乙烯酯(EC)为溶剂的普通低浓度电解液。普通电解液的Li+浓度为1mol/L左右，此时离子导电度最大。这种浓度必需使用EC溶剂。如果使用EC以外的溶剂，电极会严重劣化。因为对于石墨等层状负极，溶剂是在被Li+溶剂化的情况下进入(共合体)层间，电解液会继续发生还原分解。基于这种定论，Li+的高浓度化以及EC以外的溶剂的探讨变成了电池研究人员之间的盲点。

山田等人的研发小组着眼于这一盲点，向此前基本没考虑过的电解液高浓度化发起了挑战。高浓度电解液的离子载体密度非常高，有助于提高界面反应频率，因此可实现时间不到以往1/3的快速充电。而且，选择的盐和溶剂的不同组合，还能表现出不同的特性。在对各种溶剂进行调查的过程中发现，除了通过提高浓度抑制共合体之外，很多溶剂还观测到了还原稳定化。无需使用之前必不可少的EC溶剂，在以前属于实用电解液讨论范围之外的乙醚系、亚砜系、砜系、腈系等多种有机溶剂中均发现石墨负极和锂金属负极会可逆动作。