當談到替代電池結構時，用高密度的鋰金屬代替傳統石墨材料作為電極的設計被認為十分有前景，但存在一些技術障礙。據報道，麻省理工學院的一個團隊日前開發了一種新的電解質解決方案，可以解決阻礙該技術發展的關鍵問題之一，為電動汽車和移動設備電池的未來鋪平了道路。

由于純鋰金屬陽極所可以提供更好的能量密度，鋰金屬電池的概念進而也提高了移動設備和車輛在不增加重量的情況下攜帶更多電荷的前景。然而，在它們成為現實之前，科學家們的努力一直受阻于與分離電極的電解液發生的各種不必要化學反應。

電解液是一種溶液，當鋰離子充電時，它會在陽極和陰極之間來回攜帶鋰離子。更具體地說，金屬合金中的原子很容易溶解在電解質溶液中，隨著電池的循環，電極會脫落，最終開始開裂和降解。

現在，麻省理工學院的科學家們相信，他們已經找到了一條可行的前進道路——一種新型電解質，既能克服這些問題，還能使下一代電池的單位重量功率大幅躍升，同時又不犧牲循環壽命。

在測試中，新電解質被證明具有很強的抗金屬原子溶解能力，這防止了質量的損失和通常導致的開裂現象。此外，它還將電極表面多余化合物的積累減少了十倍以上，但仍然允許電池充電所需的鋰離子輕松移動。

而在與當今鋰電池中所使用的標準陰極（由鋰，鎳，錳和鈷制成的金屬氧化物）結合時，還被證明具有很高的性能。研究人員還指出，它與鋰金屬負極相互作用的方式可能會真正打開一些令人興奮的途徑。

麻省理工學院教授Yang Shao-Horn表示，“這種電解液具有抗高能富鎳材料氧化的化學性能，可以防止顆粒破裂，并在循環過程中穩定正極。這種電解質還可以穩定可逆地剝離和電鍍鋰金屬，這是實現可充電鋰金屬電池的重要一步。”


“此外，其能量密度是最先進的鋰離子電池的兩倍。這一發現將促進進一步的電解質研究和鋰金屬電池液態電解質的設計，與固態電解質相媲美。”他補充說。

研究小組表示，這種新的電解質可以制成鋰金屬電池，每公斤能儲存約260瓦時的鋰離子電池，有可能達到每公斤儲存約420瓦時。這將轉化為電動汽車更長的續航里程和便攜式設備上更持久的電力。

研究人員的下一個目標是擴大生產規模，使這項技術成本降下來。雖然這種電解液很容易生產，但它確實涉及一種很少使用的前體化合物，因此獲得這種前體化合物很昂貴，不過隨著產量的增加，這種情況可能會改變。

此外，該技術還有另一個優勢是，它不需要對電池結構進行大規模的重新設計，該團隊將其描述為當前電解質的“臨時”替代品。

“我認為，如果我們能向世界展示這是消費電子產品的絕佳電解質，進一步擴大規模的動機將有助于推動價格下降，”該研究作者Jeremiah Johnson表示。