电解质的结构控制电池性能

    丰桥技术大学电气与电子信息工程系的研究小组报告说，在电解液中加水可以改善氧化钒的功能，氧化钒是钙离子电池中的正极材料之一。虽然已知电解质中的水会产生许多负面影响，但现在已发现它会带来加速钙离子电池常规缓慢反应的现象。本研究的结果表明，这种现象是由电解质结构的变化引起的。据信，这一发现将极大地有利于将来用于实施钙离子电池的电解质的开发。     二次电池是支持各种行业的宝贵资源。如今，二次电池需要更强大，以应对可再用能源和电动车辆的更多使用。锂离子二次电池已经广泛用作强大的二次电池。然而，近年来，二次电池的安全性受到了无数引用燃烧的报道的质疑。展望未来，随着电动汽车的增长，我们当前社会对电池的需求预计将呈指数级增长。这意味着对锂的需求增加，反过来又会出现价格上涨和潜在资源枯竭等问题。

    钙离子电池是一种下一代二次电池，不使用锂，可以达到与锂离子电池相媲美的电池电压。与锂离子电池相比，钙离子电池更安全，生产成本更低，资源更丰富。虽然钙离子电池由于这些原因目前正引起关注，但它们仍然存在许多问题。其中一个问题是它们的运行速度远低于锂离子电池。

    在这项研究中，丰桥大学报告说，通过在电解液中加水可以提高钙离子电池的运行速度。测试结果的曲线图表明，充电/放电期间发生的过电压随着添加的水量的增加而大大降低，并且反应没有任何问题地进行。作为各种试验的结果，证明了这种现象是由于通过添加水而极大地改变了电解质的结构的事实。该研究的第一作者Yoshiaki Murata博士解释说，“电解质由正离子（钙离子），负离子和溶剂分子组成，加入水后钙离子周围的状态会发生很大变化。意思是，为了改善钙离子电池的性能，优选地，电解质中的钙离子不附着负离子，并且容易分离的溶剂分子附着在钙离子上。虽然我们仍然需要发现具有这些不含水的特性的电解质来实现钙离子电池，但这种现象的发现肯定有助于未来的电解质发展。“

    本研究的结果实际上是在研究新电解质时获得的次要结果。电解质在显影时需要充分脱水，但这种脱水过程很困难。本研究是在测试不充分脱水的电解质的同时改进电池的特性进行的。虽然有报道称由于添加水而使镁离子电池等性能提高的现象，但其背后的机理尚不清楚。令人惊讶的是，在钙离子电池中可以看到同样的现象，并且我们认为阐明这种行为背后的机制将证明对电解质的未来发展有用。

    我们的研究团队正在寻求基于这种新发现的电解质结构开发和评估新电解质，从而改善钙离子电池的性能。此外，我们并不是唯一一个研究这个的人; 近年来，对钙离子电池的研究数量迅速增加。最终，我们希望开发一种能够与锂离子电池竞争或超越的钙离子电池。