基于氟离子的新型电池概念可以延长电池寿命

基于氟离子的新型电池概念可以延长电池寿命

想象一下，几周内你都不用给手

机或笔记本电脑充电了。这是研究人员们的梦想，他们希望能研制出比目前流行的锂离子电池更先进的替代电池。现在,在出现在《科学》杂志上的一项新研究化学家几家机构,包括加州理工学院喷气推进实验室,这是由美国宇航局加州理工学院,以及本田研究所和劳伦斯伯克利国家实验室,用一种新的方式来制造基于氟可充电电池,带负电荷的形式,或离子,氟元素的。氟化物电池具有更高的能量密度，这意味着它们的使用寿命可能更长——比现在使用的电池长8倍，但氟化物可能很难处理，尤其是因为它具有很强的腐蚀性和活性。

在20世纪70年代，研究人员试图利用固体元件制造可充电氟化物电池，但固态电池只能在高温下工作，因此不适合日常使用。在新的研究中，作者最后报告了如何使用液体元件使氟电池工作，以及液体电池在室温下容易工作。电池通过在正极和负极之间穿梭带电原子(或离子)来驱动电流。在室温下，当液体被卷入时，这种穿梭过程更容易进行。在锂离子电池中，锂在液体溶液(或电解质)的帮助下在电极之间穿梭。

虽然锂离子是正的(称为阳离子)，但这项新研究中使用的氟离子带有负电荷(也称为阴离子)。在电池中使用阴离子既有挑战，也有优点。要想让电池持续更长时间，你需要移动更多的电量。移动多次充电的金属阳离子是困难的，但是移动几个单独充电的阴离子可以得到类似的结果，这些阴离子移动起来相对容易。这个方案的挑战是让系统在可用电压下工作。在这项新的研究中，我们证明阴离子确实值得电池科学的关注，因为我们证明氟化物可以在足够高的电压下工作。使氟化物电池在液体中而不是在固体中工作的关键是一种叫做二(2,2,2-三氟乙基)醚(BTFE)的电解质液体。这种溶剂帮助氟离子保持稳定，这样它就可以在电池中来回穿梭电子。