解開鋰電池固體電解質介面成分 盼打造全新電池技術

雖然鋰離子電池已經是當今儲能主流， 但是其充放電的分子與原子基礎科學至今還是個謎。

而根據美國能源部阿貢國家實驗室在《Nature Catalysis》研究指出， 研究團隊已突破性地得出電極與液態電解質之間的固體電解質介面(solid-electrolyte interphase， SEI)化學成分。 阿貢國家實驗室材料科學部門(MSD)化學工程師Dusan Strmcnik表示， 這將有助於提高團隊對電池壽命的預測能力， 而這對電動車製造廠商至關重要。

長久以來科學家都致力於破解鋰離子電池SEI， 但只知道電池充電時形成會形成SEI， 在石墨電極上產生千分之毫米厚的薄膜， 而該薄膜可保護介面發生有害反應，

同時讓鋰離子在電極跟電解質之間穿梭， 因此對於鋰離子電池來說， 性能良好的SEI為必要條件。 Strmcnik指出， 電池效率與壽命取決於SEI品質， 假如科學家可以找出其化學性質與獨立成分規則， 即可借由SEI提升電池效率。

因此阿貢國家實驗室與丹麥哥本哈根大學、德國慕尼克工業大學和BMW集團的組成國際研究團隊， 並成功解開鋰離子電池SEI常見化學物質氟化鋰(lithium fluoride)。

實驗和計算結果指出， 電池充電過程中會產生氟化氫(hydrogen fluoride)電化學反應， 從電解質轉變成固態氟化鋰並生成氫氣， 這類反應高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料， 證明電池催化劑的重要性。

該團隊也同時研發新型檢測氟化氫濃度方式， 由於氟化氫是由濕氣與鋰鹽(LiPF6)形成的有害物質，

該檢測方法在SEI未來科學研究居關鍵地位。 研究員Nenad Markovic表示， 該研究日後將在BMW電池研發中心測試， 研究下一步則是計畫設計全新鋰離子電池技術， 為當今鋰離子電池開闢另一條道路。