加州大學工程師開發出新鋰離子電池 可在極冷和酷熱條件下表現良好
時間:2022-07-06 08:57來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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據外媒報道，加州大學圣地亞哥分校（University of California San Diego）的工程師采用新電解質開發出新鋰離子電池，可在極冷和酷熱的條件下表現良好，同時還能儲存大量能量。這是因為新電解質不僅在較寬的工作溫度范圍內用途廣泛、堅固耐用，而且還能與高能陽極和陰極兼容。
圖片來源：加州大學圣地亞哥分校
這種電池可使電動汽車一次充電后，在寒冷天氣下也可以行駛地更遠。加州大學圣地亞哥雅各布斯工程學院（Jacobs School of Engineering）納米工程教授、該研究的資深作者陳政（Zheng Chen）說，新電池還可以減少對冷卻系統的需求，以防止車輛的電池組在炎熱氣候下過熱。
同時兼任加州大學圣地亞哥分校可持續電力和能源中心的教員陳政解釋說：“您需要在環境溫度達到三位數且道路變得更熱的區域進行高溫操作。在電動汽車中，電池組通常位于車輛的底板下，會非常靠近炎熱道路。此外，電池在運行過程中會因電流通過而升溫。如果電池不能承受高溫下的這種升溫，它們的性能將迅速下降。”
在測試中，該概念驗證電池在-40和50℃下分別保留了87.5%和115.9%的能量容量，同時還分別具有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以進行更多的充放電循環。
圖片來源：加州大學圣地亞哥分校
陳政及其同事開發的電池之所以有如此高的性能是因為采用了新的電解質。該電解質由二丁醚與鋰鹽混合而成的液體溶液制成。二丁醚的一個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，電解質分子很容易釋放鋰離子。研究人員在之前的一項研究中發現，這種微弱的分子相互作用可以提高電池在零下溫度下的性能。此外，由于高溫下液態沸點為141℃，因此二丁醚很容易吸收熱量。
穩定鋰硫化學物質
這種電解質的另一個特別之處在于它與鋰硫電池兼容，鋰硫電池是一種可充電電池，其陽極由鋰金屬制成，陰極由硫制成。鋰硫電池因具有更高的能量密度和更低的成本，被認為是下一代電池技術的重要組成部分。鋰硫電池每公斤存儲的能量是當今鋰離子電池的兩倍。
圖片來源：加州大學圣地亞哥分校
研究人員測試的電池比典型的鋰硫電池具有更長的循環壽命。陳政稱：“我們的電解質有助于改善陰極側和陽極側，同時提供高導電性和界面穩定性。”
該團隊還通過將硫陰極接枝到聚合物上來設計更穩定的硫陰極，從而防止更多的硫溶解到電解液中。未來，研究人員還將擴大電池化學成分、優化電池以使其在更高的溫度下工作，以及進一步延長循環壽命。
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
鋰離子電池
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