研究人員揭開下一代電池電解質(zhì)設(shè)計的神秘面紗

鋰金屬電池的壽命很短，因為當(dāng)電子在鋰金屬電池的陽極和陰極之間穿梭時，會出現(xiàn)長針狀的畸形，稱為樹枝狀。

在芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院諾伊鮑爾家族分子工程助理教授Chibueze Amanchukwu看來，這種棘手的化學(xué)問題可以歸結(jié)為一個有缺陷且經(jīng)常被忽視的過程，即現(xiàn)代電解質(zhì)設(shè)計。

電解液是電池內(nèi)的第三個主要組成部分，一種專門的物質(zhì)，通常是一種液體，它允許離子從陽極到陰極移動。然而，為了發(fā)揮作用，電解質(zhì)必須表現(xiàn)出一長串非常特殊的屬性，如適當(dāng)?shù)碾x子傳導(dǎo)性和氧化穩(wěn)定性，這些要求由于有數(shù)百萬種潛在的化學(xué)組合而變得更加令人生畏。

Chibueze Amanchukwu希望將盡可能多的電解質(zhì)成分編入目錄，使任何研究人員能夠設(shè)計、合成和表征適合其需求的多功能電解質(zhì)。他們把這種方法比作樂高積木，其美妙之處，就是能夠用單個碎片構(gòu)建不同的結(jié)構(gòu)。你可以用同樣的100塊樂高積木來建造任何數(shù)量的結(jié)構(gòu)，研究人員想用電解質(zhì)做到這一點。

為了創(chuàng)造他的電解質(zhì)積木，Amanchukwu首先求助于檔案館?？茖W(xué)家們研究電解質(zhì)已經(jīng)有一個多世紀了，Amanchukwu和他的團隊使用"自然語言處理"，一種機器學(xué)習(xí)程序，從科學(xué)文獻中刮取數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)一些有希望的化合物，研究人員就會用核磁共振（NMR）等工具對其進行合成和測試，以更好地了解其特性并進一步完善。

一旦經(jīng)過測試，這些化合物就會被放入實際的電池中并再次進行研究，然后將所得數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)。最終的結(jié)果是一個電解質(zhì)成分的數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)需要輕松地進行組合。這樣一個系統(tǒng)將極大地加速新電池的開發(fā)，但其影響甚至?xí)鲞@個范圍。

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