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下一代动力电池的希望:离子液体蓄电池解析(图)

2015-08-31 00:38
kumsing
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  三、发现了新型液体

  在这种状况下,一种新型液体——离子液体(Ionic Liquids)进入了研究者的视线。

  离子液体是呈液态的盐(化学分类上的“盐”,有别于日常生活中的“食盐”)。一般来讲,在摄氏100度以下(也有摄氏150度以下的分类标注)为液态的盐被称为离子液体。其中,特别是在常温常压下处于液态的离子液体被称为“常温离子液体”(RTIL,RoomTemperatureIonicLiquid)。

  实际上,离子液体在20世纪的50年代即被发现。但因当时并没有找到安定性比较好的组合而被束之高阁。20世纪90年代,随着高蓄电能力的蓄电池的开发,为找到新的更好的电解液,离子液体再次受到瞩目。同时,随着研究的深入,在各种各样的样本不断产生的同时,离子液体的量产化技术也逐渐确立,而被称为“梦幻般的新材料”。

  通过改变离子液体的阴阳离子的组合,可以得到不同的离子液体。目前,从发表的论文看,约有1,300种左右。但在理论上,离子液体约有10^18种。

  离子液体最大的特点在于,其本身具有许多水系溶剂和有机溶剂所没有的优点:

  1.离子液体具有较高的离子导电率;

  2.在比较大的温度范围内(-30℃~+300℃)可以维持稳定的液体状态,耐热性很强;

  3.具有较低的蒸汽压,因而具有不易燃烧的特性;

  4.一般的离子液体具有不挥发性,因此化学反应后的分离和再利用比较容易。可以用来作为化学反应的环境物质或催化剂;

  5.离子液体的黏度较低;

  6.在某些阴阳离子组合下,离子液体无法与水或有机溶剂相互溶解。当将其混合时,会发生相分离。所以在有些场合,离子液体被称为“第三种液体”。

  从离子液体的种种特性来看,将其作为蓄电池的电解液,可以说是顺理成章的。

  四、国外在蓄电池用离子液体方面的研究

  仅将蓄电池的电解液换成离子液体是不行的。一方面,离子液体的阴阳离子之间的化学键比较强,限制了电解液中的电荷移动;另一方面,在蓄电池的阳极和阴极表面会产生离子液体的分解反应,导致在电极和离子液体之间产生界面,同样会妨碍电子的流动。其结果,和现在使用的锂离子蓄电池相比,使用离子液体的蓄电池电能输出密度(W/kg)较低,电池本身的性能也会降低。

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