文 | 锌刻度，作者 | 罗世浩，编辑 | 李觐麟

让全球新能源电动车最头疼的电池问题在今年6月有了新的突破。

2019年6月11日，特斯拉在加拿大的电池研究小组提交了一项新的专利申请，其主要内容是分析锂电池中的电解质，其团队称这项研究有助于防止电池故障。

“如果该项技术能早日应用到新能源汽车电池领域，将会有里程碑的意义。”Jeff Dahn介绍。

新技术将提供前所未有的高容量

该专利是由Jeff Dahn领导的特斯拉电池研究小组提交的，这距Jeff Dahn入驻特斯拉仅仅过去三年。

Jeff Dahn被认为是锂离子电池的先驱。锂电池自从被广泛应用后，他便一直致力于锂电池的研究领域以及增加锂电池的生命周期，并帮助其研究成果商业化。

据外媒称，目前Jeff Dahn的主要工作集中在增强电池的耐久度和电池能量密度的研究上。

从他开始研究开始，Dahn就与工业界密切合作。在Simon Fraser大学任职期间，他曾与E-One Moli Energy合作。

在1996年搬到Dalhousie后，Dahn成为NSERC / 3M（加拿大自然科学与工程研究委员会）加拿大先进电池材料工业研究主席，并且开始了长达20年的任期。

自2016年6月，Dahn开始与特斯拉汽车公司建立长达5年的研究合作伙伴关系，以提高锂离子电池的能量密度和寿命，同时降低成本。

通过这项协议，特斯拉为其在新斯科舍省哈利法克斯附近的达恩集团附近投资了一个新的研究实验室。

Jeff Dahn

值得一提的是，在今年5月美国陆军开发的新型锂离子电池技术引起了Jeff Dahn的兴趣，据了解，这种新型锂离子电池技术“完全不含过渡金属，并通过可逆地储存高电位（~4.2 V）的锂离子，提供前所未有的高容量。”

这项新技术“开启了一种可能性，即显著提高锂离子电池的能量密度，同时由于电解质的水性而保持其安全性。”但没人知道这项技术为Jeff Dahn的锂电池研究带来了多少帮助。

“在过去的几年里，我们没有从Dahn那里听到太多的研究成果，但之前曾有报道，他的团队一直在研究电解质的添加剂，以提高锂离子电池的化学性能。”国外媒体报道，Jeff Dahn及其团队于今年早些时候开始为特斯拉提供电池技术专利，如今是一个新的突破。

这项新的研究被称为“确定锂离子电池电解质组分浓度的方法和系统”。

如何理解这一项突破性专利？

达恩等人在专利申请摘要中描述了这项发明：

“提供了一种用于确定锂离子或锂离子电池中电解质组分浓度的计算机实现方法。该方法包括向光谱仪提供捕获电解质样品溶液的光谱并产生信号的指令。

该方法包括分析信号以确定光谱的一个或多个光谱特征。

该方法包括制备对应于具有预定浓度的电解质组分的溶液的光谱数据库，其中数据库包括多个用于每种溶液的光谱特征。该方法还包括使用光谱数据库确定机器学习（ML）模型。 

特斯拉描述了当前电解质的问题以及如何分析它们的状态：

锂离子电池或电池失效的主要原因，特别是在高压电池中，是电解质的降解，特别是在带电电极的表面。

解决电池故障和电解质降解的现有解决方案集中于电解质分解产物的膜，其积聚在电极的表面上。这些薄膜含有衍生自电解质溶剂和电解质盐的化学部分，例如六氟磷酸锂（LiPF 6）。

例如，LiPF 6 分解成LiF和PF 5，后者容易水解形成HF和PF3O.这两种水解产物在两个电极上都具有高反应性，并且它们在LiPF 6 溶液中不可避免的存在可能对电极的性能产生不利影响。

尽管已经确定了锂离子电池中电解质溶剂和电解质盐LiPF 6 的消耗机制，但是没有一种廉价和准确的方法来表征未知电解质并因此确定电解质已经降解的程度。

通常，电解质溶液的定量分析集中在昂贵的分析工具上，例如核磁共振（NMR）光谱仪，气相色谱 - 质谱仪（GC-MS），高效液相色谱（HPLC）仪器和电感耦合等离子体光发射光谱仪（ICP-OES），需要大量时间进行分析。

此外，一些分析工具甚至不能直接测量电解质组分的浓度。

例如，基于色谱的方法中使用的色谱柱或检测器不能暴露于LiPF 6的高温分解产物，因此这些方法仅关注电解质的水溶性部分之后的电解质的有机部分。

通过特斯拉对专利的描述，不难看出，其提出的电池问题解决方案主要集中在电解质溶液的分析上。而电解液是电芯的主要构成部分。