我國科學家開發出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰離子電池,未來有望在地球極寒地區甚至外太空使用。

發表在最新一期美國能源學術期刊《焦耳》上的研究顯示,我國復旦大學夏永姚團隊開發的新電池采用凝固點低、可在極端低溫條件下導電的乙酸乙酯作為電解液,并使用兩種有機化合物作為電極,分別為PTPAn陰極和PNTCDA陽極。

電解液是離子在兩個電極間移動的化學介質,但在低溫條件下電解液和電極交界處的電化學反應難以持續。

研究人員說,與傳統鋰離子電池使用的電極不同,這種電極使用的有機化合物不依賴“嵌入過程”,即不要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中,防止了低溫條件下嵌入過程變慢。

夏永姚說:“乙酸乙酯電解液和有機高分子電極讓可充電電池在零下70攝氏度的極低溫條件下工作。”

傳統鋰離子電池在零下20攝氏度時性能只有其最優水平的50%,零下40攝氏度時只有最優水平的12%。俄羅斯和加拿大等極寒地區溫度低于零下50攝氏度;在太空中,溫度甚至低至零下157攝氏度。

夏永姚說,相比傳統鋰離子電池的電極材料,新電池的材料則充足、便宜且環保,他預計這種材料的價格只有前者的約三分之一。

但研究人員承認,實現產品化面對的重要挑戰是這種電池的單位質量能量比不上已商業化的鋰離子電池,生產過程還需優化。盡管如此,夏永姚認為它具顯著應用潛力。