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(2)离子液体在电极周围形成阻挡离子传导电荷的界面
离子液体仅由阳离子和阴离子两种粒子组成,在离子液体中,作为阳离子而存在的锂离子被离子液体的阴离子所包围,整个离子团呈现阴性;同时,蓄电池阴极周围被大量的离子液体的阳离子所包围。这两个效应导致蓄电池中的锂离子无法接近阴极,无法形成内部的电流回路。
图5 离子液体中电极周围形成阻挡离子传导界面示意图
为解决这个问题,日本庆应大学的研究人员使用与锂离子亲和力较低的离子液体,当包裹锂离子的离子团接近阴极时,从离子团中放出锂离子。其结果,可以减弱电极周围界面的强度。
3. 采用新型的电极材料
在使用离子液体的新型电池研究中,Na-S蓄电池再次受到瞩目。
主要原因有下列两点:(1)硫磺的理论电容量高达1,670mAh/g,是传统锂电池理论电容量(140mAh/g)的10倍以上;(2)作为阴极材料的钠元素,其资源量远远高于锂元素(在地壳和海洋中钠元素的丰度(克拉克值)为锂元素的1,000倍以上),并且很容易获取。
但是使用传统电解液时,Na-S蓄电池也存在着很多问题,限制了其进一步的发展。其主要问题是,在电池充放电时,硫磺阳极出现向电解液中溶解的现象;电池内部出现副反应,从而降低充放电容量;蓄电池的寿命较短等等。
而当使用离子液体作为电解液时,上述问题点均得到抑制。同时,电池容量以及能量密度等参数也比传统电池有较大提高,蓄电池成本有较大降低。
图6 用离子液体作为电解液可以抑制Na-S蓄电池阳极的溶解
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