Science：液化的氣態電解質提高電池性能！

電容器和鋰離子電池自商業化以來，為了提高器件性能，人們在電極材料領域進行了廣泛而大量的研究攻關，而對於電解質這一重要領域，卻進展緩慢！

水溶性電解質被沿用了一個多世紀，而在電解質替換為有機溶劑之後，能量密度才得到實質性的提升，因為有機溶劑可以保障電池在更高的電壓下操作。偶然發現的碳酸乙二酯（常溫下呈固體）作為電解質作為溶劑能夠穩定石墨負極，形成保護性的SEL膜，並允許可逆的嵌鋰和脫鋰。

室溫下呈氣態的電解質往往被認為非極性，分子間作用力弱，不適合直接或者冷卻處理後作為電解質。而考慮到優異的物理化學性質和高介電流動因素，利用氣態元件的溶劑體系的電解質使儲能器件更大的溫度區間保持高穩定性和高活性。

有鑒於此，Y. Shirley Meng等人研究了利用液化的氣態含氟甲烷作為電解質可以確保在超低溫操作，提高電容器和鋰離子電池的能量密度！

圖1. 液化的氣態溶劑性能

研究發現，在-78到+65℃之間，隨著電壓上升，利用二氟甲烷的電容器性能始終優越，另一方面，利用氟甲烷的鋰金屬負極庫倫效率高達97%，和4 V的LiCoO2正極組裝，在-60℃條件下具有優異的容量保持率。

值得注意的是，含氟碳氫化合物本身無毒，但是部分可燃燒物質的燃燒產物是對人體有害的，且對溫室效應的影響尚未可知。

圖2. 液化的氣態電解質導電性

圖3. 液化的氣態電解質在電容器中的穩定性

圖4. 液化的氣態電解質在鋰離子電池中的穩定性

聲明：

2. 因學識有限，難免有所疏漏和謬誤，懇請批評指正！

3.本文主要參考以上或以下所列文獻，圖文和視頻僅用於對相關科學作品的介紹、評論以及課堂教學或科學研究，不得作為商業用途。如有任何版權問題，請隨時與我們聯繫！

Cyrus S. Rustomji, Y. Shirley Meng et al. Liquefied gas electrolytes for electrochemical energy storage devices. Science 2017.

http://science.sciencemag.org/content/early/2017/06/14/science.aal4263.full

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