跳动城乡网随着全球许多国家电动和混合动力汽车使用量的增加，开发安全且性能更好的电池技术变得越来越重要。最值得注意的是，工程师一直在努力提高电池的安全性和能量容量，同时确保其可扩展性并减缓其随时间的退化。
能够满足电子工业需求的电池技术包括基于镁(Mg)和钙(Ca)等低还原电位阳极材料的可充电多价金属电池(即采用多价离子的电池)。如果使用阳极、阴极和电解质的正确组合来开发这些电池，则可以表现出高能量密度。
近年来，研究已经确定了用于这些电池的各种具有成本效益的阳极材料。另一方面，许多提出的电解质要么难以来源，要么依赖复杂的合成工艺，这使得它们难以大规模制造。
浙江大学、浙江大学-杭州全球科技创新中心和大连理工大学的研究人员最近推出了一种新的通用方法，可以实现多价金属电池的高性能和可扩展电解质。他们在《自然能源》杂志上发表的一篇论文中概述了他们提出的策略，可以帮助设计可逆且更便宜的电解质系统，这可能对下一代电池技术有价值。
“高能量密度多价金属电池需要高性能、经济高效的电解质系统，”李思源、张嘉辉和他们的同事在论文中写道。
“然而，昂贵的前驱体和复杂的合成过程阻碍了对阴极电极/电解质界面和溶剂化结构的探索。我们开发了一种通用的阳离子置换方法，从有机硼酸锌溶剂化结构制备低成本、高可逆性的镁和钙电解质。”
该研究小组引入的方法跨越多个步骤。首先，研究人员促使经济实惠且易于获得的Zn(BH4)2前体与不同的氟代醇发生化学反应，产生具有各种支链的目标阴离子。
随后，这些阴离子溶剂化物与具有较高金属活性的低成本金属箔反应，产生目标溶剂化结构。为了抑制溶剂的持续分解并保持稳定的电池循环，研究人员提出基于两种钙溶剂合物形成钝化层。
研究人员在论文中解释说：“通过合理调整前体链长度和F取代度，我们可以微调阴离子在初级溶剂化壳中的参与。”“完全解离的有机硼酸镁电解质可实现高电流耐受性并增强电化学动力学，而具有强配位/B-H夹杂的有机硼酸钙电解质可提供稳定的固体电解质界面，并具有高库仑效率。”
到目前为止，研究人员已经使用他们的方法创建了基于Mg/S的53.4Whkg−1高负载电池原型，其中包含30μmMg阳极、低电解质/硫比(E/S=5.58μlmg−1)和改进的隔板/夹层。在最初的测试中，电池原型取得了有希望的结果，凸显了这种方法为多价金属电池创造有利且低成本的电解质的前景。
将来，本文介绍的方法可以为创建各种依赖于更实惠的材料和更简单的加工策略的可逆电解质系统铺平道路。这些电解质可用于制造具有更高能量密度的可扩展且安全的多价金属电池。
