化学家们发现了一种新的玻璃形成液体电解质，表现出令人印象深刻的锂离子导电性。他们使用拉曼光谱和介电弛豫光谱研究这种电解质的化学成分和偶极子取向的动力学，从而推动电池电解质研究的进一步发展。
随着我们迈向一个更可持续的未来，创建先进的电化学设备，例如具有更高能量储存能力和改进电极沉积过程的可充电电池，变得越发重要。最近，超浓缩电解质溶液引起了人们的关注。这些溶液涉及在浓度是单一溶剂通常能够容纳的两到三倍的情况下溶解金属盐，或使用金属盐在一种溶剂中显著溶解的混合物。
这些创新溶液在室温下仍保持液态，提供了优良的离子导电性，并允许高质量金属薄膜的高效形成。然而，从物理化学或热力学的角度定义这些液体仍然不明确。此外，识别溶解物种及理解它们的结构——这两者对电解质应用至关重要——也面临重大挑战。
来自新潟大学的一个团队，在梅林康弘教授和韩志海博士的带领下，以及来自东京科学大学的渡边光博士，正在从溶液化学的角度探索锂溶剂离子液体和高度浓缩电解质溶液中特定锂离子导电机制。他们确认了一种新的玻璃形成液体电解质，呈现为环状磺酮和锂盐的两组分混合物，展现出广泛的玻璃转变范围。为了揭示这些混合物中极高的Li+ 迁移数的原因，他们分析了物种特化和偶极子取向的动力学，突出显示了大型聚集体的存在。他们的成果于2024年6月10日在《法拉第讨论》上发表。
含有锂盐-1,3-丙烷磺酯（PS）和锂盐-磺酮（SL）的混合物的热物理特性表明，玻璃转变仅在特定范围的锂盐浓度内发生。拉曼光谱表明，在溶液中，锂离子作为接触离子对（CIPs）和聚集体（AGG）存在。此外，对拉曼光谱和介电弛豫谱（DRS）的二维相关分析表明，DRS中观察到的弛豫与在高锂盐浓度下生成的AGG的存在有关，这在锂离子导电中起着重要作用。
为了满足可持续发展目标（SDGs）和社会5.0的目标，下一代能够有效存储电能并设计用于特定应用的能源存储系统的需求日益增加。这些系统的发展进展增强了液体和固体电解质的利用。
