新型锂离子电池在严寒、酷热的温度下表现良好
时间:2022-07-29 09:03来源:绿色合规专家 作者:综合报道
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最近在美国开发的新型锂离子电池能够在严寒和酷热的温度下表现出色，同时仍能储存大量能量。
与之前专注于阳极，加州大学圣地亚哥分校的工程师们创造的设备能够承受极端温度，这要归功于电解质由二丁醚与锂盐混合的液体溶液制成的。
在发表在《美国国家科学院院刊》上，研究人员解释说，二丁醚在零下温度下提高了电池性能，因为它的分子与锂离子的结合很弱。换句话说，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。此外，二丁醚很容易吸收热量，因为它在高温下保持液态，沸点为141摄氏度。
在测试中，概念验证电池在-40和50摄氏度下分别保留了87.5%和115.9%的能量容量。在这些温度下，它们还分别具有98.2%和98.7%的高库仑效率，这意味着电池在停止工作之前可以进行更多的充电和放电循环。
下一代电池必不可少
该研究的资深作者郑晨表示，这种电解液的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，阳极由锂金属制成，阴极由硫制成.
陈解释说，锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们承诺更高的能量密度和更低的成本。它们每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍——这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的来源更丰富且问题更少。
然而，锂硫电池也存在问题。阴极和阳极都具有超强反应性。硫正极非常活泼，以至于它们在电池运行期间会溶解。这个问题在高温下会变得更糟。锂金属负极容易形成枝晶，可以刺穿电池的某些部分，导致电池短路。因此，锂硫电池最多只能使用十次循环。
“如果你想要一个能量密度高的电池，你通常需要使用非常苛刻、复杂的化学物质，”陈说。“高能量意味着更多的反应正在发生，这意味着稳定性更低，降解更多。制造稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务——试图在很宽的温度范围内做到这一点更具挑战性。”
科学家们指出，二丁基醚电解质可以防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。事实上，陈和他的团队测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。
“我们的电解质有助于改善阴极侧和阳极侧，同时提供高导电性和界面稳定性，”他说。
该团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
鉴于他们已经获得了积极的结果，陈和他的团队现在希望扩大电池化学成分，优化它以在更高的温度下工作并进一步延长循环寿命。
(责任编辑：子蕊)
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