（圖源：Nature）

近年來，高能量電池頻頻發生事故或爆炸。采用可燃有機電解質的可充電電池，在發生短路或熱失控時，很容易著火或爆炸。現在隨著電池能量密度增高，對電池安全性的要求也更高。因此，人們迫切需求開發下一代電池系統。據外媒報道，美國斯坦福大學的研究人員開發出一種氯鋁酸鹽離子液體電解質。采用這種電解液的可充電鈉金屬電池能量和功率密度較高、循環壽命長，具有良好的安全性。

這種電解液由氯化鋁/1-甲基-3-乙基咪唑氯/氯化鈉離子液體和兩種添加劑組成。在制備過程中，研究人員將無水AlCl3和[EMIm]Cl按1.5:1比例混合，形成室溫離子液體。然后用過量的NaCl緩沖至中性，接著添加1wt%EtAlCl2和4wt%[EMIm]FSI，制成最終的Na–Cl–IL電解質。

通過熱重分析發現，這種離子液體具有良好的熱穩定性，在400℃時，仍無明顯失重跡象。相比之下，普通有機電解質在132℃以上開始快速減重。所以，這種離子液體電解質具有非燃性，不易引起火災，從而提高電池安全性。

另外，Na–Cl–IL電解質的離子電導率較高，在25°C達到9.2mS/cm?1，遠遠高出以往的離子液體電解質，因此能量和功率密度也較高。其次，由于氯鋁酸鹽與Na的反應和鈍化，固體電解質界面膜（SEI）組分中含有獨特的AlOx和NaCl，有利于穩定Na電鍍/剝離循環，使循環壽命超過700次，是所有報道過的離子液體電解質電池中最長的。

根據測試，采用這種電解質的納金屬電池，電壓達到4V，庫侖效率高達99.9%，能量和功率密度分別為420Wh/kg和1766W/kg。經過700次循環后，電池能保持90%以上的原始容量。研究人員表示，此次的研究結果對未來的電解液設計具有一定指導意義，不僅能提高鈉金屬電池的安全性和性能，而且有望應用至其他類型的電池，如鋰離子電池和鉀電池。