研究人員揭開下一代電池電解質設計的神秘面紗

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

在芝加哥大學普利茲克分子工程學院諾伊鮑爾家族分子工程助理教授Chibueze Amanchukwu看來，這種棘手的化學問題可以歸結為一個有缺陷且經常被忽視的過程，即現代電解質設計。

電解液是電池內的第三個主要組成部分，一種專門的物質，通常是一種液體，它允許離子從陽極到陰極移動。然而，為了發揮作用，電解質必須表現出一長串非常特殊的屬性，如適當的離子傳導性和氧化穩定性，這些要求由于有數百萬種潛在的化學組合而變得更加令人生畏。

Chibueze Amanchukwu希望將盡可能多的電解質成分編入目錄，使任何研究人員能夠設計、合成和表征適合其需求的多功能電解質。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建不同的結構。你可以用同樣的100塊樂高積木來建造任何數量的結構，研究人員想用電解質做到這一點。

為了創造他的電解質積木，Amanchukwu首先求助于檔案館。科學家們研究電解質已經有一個多世紀了，Amanchukwu和他的團隊使用"自然語言處理"，一種機器學習程序，從科學文獻中刮取數據。一旦發現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，然后將所得數據反饋給系統。最終的結果是一個電解質成分的數據庫，可以根據需要輕松地進行組合。這樣一個系統將極大地加速新電池的開發，但其影響甚至會超出這個范圍。

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