美國加州大學(xué)圣地亞哥分校工程師開(kāi)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良好，同時(shí)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(shuō)，這種電池可讓寒冷氣候下的電動(dòng)汽車(chē)一次充電就能行駛更遠；還可減少對冷卻系統的需求，以防止車(chē)輛的電池組在炎熱氣候下過(guò)熱。
在測試中，概念驗證電池在-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(zhù)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(kāi)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(yáng)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(gè)特點(diǎn)是其分子與鋰離子的結合較弱，當電池運行時(shí)，電解質(zhì)分子很容易釋放鋰離子。
這種電解質(zhì)的另一個(gè)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，因為它們有望實(shí)現更高的能量密度和更低的成本。但鋰硫電池的 陰極和陽(yáng)極都具有超強反應性。在高溫下，鋰金屬陽(yáng)極容易形成稱(chēng)為枝晶的針狀結構，可刺穿電池的某些部分，導致電池短路。結果，鋰硫電池只能持續數十次循 環(huán)。
二丁基醚電解質(zhì)可防止這些問(wèn)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(cháng)的循環(huán)壽命。研究團隊還通過(guò)將硫陰極接枝到聚合物上來(lái)設計更穩定的硫陰極。這可以防止更多的硫溶解到電解液中。
團隊表示，下一步研究工作將包括擴大電池化學(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(cháng)循環(huán)壽命。