目前，鋰離子電池是最常見的移動電源。然而，在某些應(yīng)用中，這種技術(shù)達到了極限，對于電動汽車尤為突出，輕量化和緊湊型汽車希望有更大的續(xù)航里程，鋰金屬電池或許是一種選擇。其能量密度高，單位質(zhì)量或單位體積的材料中能儲存更多的能量。但穩(wěn)定性仍然是個問題，因為電極材料與傳統(tǒng)的電解質(zhì)體系會發(fā)生反應(yīng)。

卡爾斯魯厄理工學院(KIT)和烏爾姆亥姆霍茲電化學儲能研究所(HIU)的研究人員使用富鎳正極和離子液體電解質(zhì)的組合作為解決方案，研究成果發(fā)表在《Joule》雜志上。

低鈷富鎳層狀正極(NCM88)能達到很高的能量密度，但在常用的商用有機電解質(zhì)LP30中不穩(wěn)定，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池容量會逐漸減小。其原因為：在電解液LP30中，離子會導致正極開裂，在這些裂縫中，電解液與電極發(fā)生反應(yīng)，電極結(jié)構(gòu)被破壞。此外，在負極上還會形成一層厚厚的苔蘚狀鋰層。因此，科學家們采用了一種不易揮發(fā)、不易燃的雙陰離子離子液體電解質(zhì)(ILE)。在ILE的幫助下，富鎳正極上的結(jié)構(gòu)變形程度顯著降低。

研究結(jié)果表明：以活性材料的總量計，采用NCM88正極和ILE電解質(zhì)的鋰金屬電池的能量密度達到了560 W·h/kg。初始容量為214 mA·h/g的正極材料，經(jīng)過1 000次循環(huán)后，容量保持率為88%。平均庫侖效率(即放電與充電容量之比)為99.94%。