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自從電化學電容器和鋰離子電池實現(xiàn)商業(yè)化以來，它們在電解質(zhì)上所做的調(diào)整就微乎其微，這也限制了設(shè)備性能的提升。目前電解質(zhì)體系大多為液相或固相，大部分氣體在室溫下是典型的非極性、分子間的作用力也很小，更不能實現(xiàn)對鹽的溶解。但一些極性氣體如氟代、氯代甲烷在經(jīng)過低溫或是調(diào)控壓力使之液化后，就表現(xiàn)出溶解鹽的能力，可以形成液化氣電解質(zhì)。
加州大學圣地亞哥分校Y.ShirleyMeng（通訊作者）等人將具有優(yōu)異物理化學特性以及絕緣流體性質(zhì)的液相電解質(zhì)用于電化學電容器中，而這種電解質(zhì)的成分二氟甲烷在標準大氣壓下為氣相，這種液化氣電解質(zhì)在-78到65℃的工作范圍和大電壓窗內(nèi)表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的性能。鋰金屬為負極，鈷酸鋰為正極構(gòu)建鋰離子電池時，具有很高的循環(huán)性能，庫倫效率達到ca.97%，開路電壓4V，同時在-60℃的低溫下運行還可保持很好的容量保持率。以上研究成果以“Liquefied gas electrolytes for electrochemica lenergy storage devices"為題發(fā)表在2017年6月15日Online的Science上。
圖一、液化氣的物理和化學性質(zhì)
圖二、液化氣電解質(zhì)隨溫度變化的電導率
圖三、二氟甲烷應(yīng)用在電化學電容器中的電化學穩(wěn)定性
圖四、二氟甲烷應(yīng)用在鋰電池中的電化學穩(wěn)定性
圖五、鋰金屬表面產(chǎn)物XPS圖譜以及成分分析
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