美國加州大學(xué)圣地亞哥分校工程師開發(fā)了一種鋰離子電池，該電池在極寒和酷熱的溫度下表現(xiàn)良好，同時還能儲存大量電能。本周發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一篇論文描述了這種耐溫度變化的電池。
加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院納米工程教授、該研究的資深作者陳政說，這種電池可讓寒冷氣候下的電動汽車一次充電就能行駛更遠(yuǎn);還可減少對冷卻系統(tǒng)的需求，以防止車輛的電池組在炎熱氣候下過熱。
在測試中，概念驗(yàn)證電池在-40℃和50℃下分別保留了87.5%和115.9%的電能容量。在這些溫度下，它們還分別具有98.2%和98.7%的高庫侖效率，這意味著電池在停止工作之前可進(jìn)行更多的充電和放電循環(huán)。
研究人員此次開發(fā)了一種更好的電解質(zhì)，這種電解質(zhì)既耐寒又耐熱，而且與高能陽極和陰極兼容。電解質(zhì)由二丁醚與鋰鹽混合而成的溶液制成。二丁基醚的一個特點(diǎn)是其分子與鋰離子的結(jié)合較弱，當(dāng)電池運(yùn)行時，電解質(zhì)分子很容易釋放鋰離子。
這種電解質(zhì)的另一個特別之處在于它與鋰硫電池兼容。鋰硫電池是下一代電池技術(shù)的重要組成部分，因?yàn)樗鼈冇型麑?shí)現(xiàn)更高的能量密度和更低的成本。但鋰硫電池的陰極和陽極都具有超強(qiáng)反應(yīng)性。在高溫下，鋰金屬陽極容易形成稱為枝晶的針狀結(jié)構(gòu)，可刺穿電池的某些部分，導(dǎo)致電池短路。結(jié)果，鋰硫電池只能持續(xù)數(shù)十次循環(huán)。
二丁基醚電解質(zhì)可防止這些問題，即使在高溫和低溫下也是如此。他們測試的電池比典型的鋰硫電池具有更長的循環(huán)壽命。研究團(tuán)隊(duì)還通過將硫陰極接枝到聚合物上來設(shè)計(jì)更穩(wěn)定的硫陰極。這可以防止更多的硫溶解到電解液中。
團(tuán)隊(duì)表示，下一步研究工作將包括擴(kuò)大電池化學(xué)成分、優(yōu)化電池以使其在更高的溫度下工作以及進(jìn)一步延長循環(huán)壽命。(記者 張夢然)
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