美國加州大學開發出耐高低溫鋰離子電池

美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)的研究者們開發出了一種新型鋰離子電池，這種電池在高低溫下表現良好，同時仍可儲存大量電能。據研究人員介紹，這一成果是通過研發一種電解質實現的，這種電解質不僅用途廣泛，在較寬的溫度范圍內穩定，而且可與高能正負極兼容。2022年7月4日發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》(PNAS)上的一篇論文對這種耐溫變電池進行了介紹。

負責該研究的Zheng Chen教授表示，基于這一技術的電動汽車，單次充電后在低溫下行駛更遠，而且對在炎熱天氣防止電池組過熱的冷卻系統的需求減弱。經過測試，這一概念驗證電池在-40 ℃和50 ℃工作時容量保持率分別為87.5%和115.9%，庫侖效率分別高達98.2%和98.7%，這意味著失效之前電池可多次充放電。由于電解質特性，Zheng Chen及其同事開發的這種電池既耐寒又耐熱。電解質是二丁基醚與鋰鹽的混合溶液，二丁基醚的特點是其分子與鋰離子的結合較弱，換句話說，當電池運行時，電解液分子可以很容易地釋放鋰離子。研究人員在之前的研究中發現，由于微弱的分子相互作用，電池在冰點以下的性能得到改善。此外，由于二丁基醚在高溫下保持液態(沸點為141 ℃)，很容易將熱量吸收。

這種電解質的另一個特別之處在于，能與鋰-硫電池兼容，鋰-硫電池是一種負極為鋰金屬、正極為硫的可充電電池，因為能量密度大且成本低，鋰-硫電池是下一代電池技術的重要組成部分。目前鋰-硫電池的單位質量儲能是鋰離子電池的兩倍以上，在不增加電池組質量的情況下電動汽車的行駛里程可翻倍。此外，與傳統鋰離子電池的鈷正極相比，硫的儲量更豐富，不存在資源問題。