最近在美國開發(fā)的新型鋰電池能夠在嚴(yán)寒和酷熱的溫度下表現(xiàn)出色，同時仍能儲存大量能量。

和之前專注于陽極，加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師們創(chuàng)造的設(shè)備能夠承受極端溫度，這要歸功于電解質(zhì)由二丁醚和鋰鹽混合的液體溶液制成的。

在發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，研究人員解釋說，二丁醚在零下溫度下提高了電池性能，因為它的分子和鋰離子的結(jié)合很弱。換句話說，當(dāng)電池運行時，電解質(zhì)分子很容易釋放鋰離子。此外，二丁醚很容易吸收熱量，因為它在高溫下保持液態(tài)，沸點為141攝氏度。

在測試中，概念驗證電池在-40和50攝氏度下分別保留了87.5%和115.9%的能量容量。在這些溫度下，它們還分別具有98.2%和98.7%的高庫侖效率，這意味著電池在停止工作之前可以進(jìn)行更多的充電和放電循環(huán)。

下一代電池必不可少

該研究的資深作者鄭晨表示，這種電解液的另一個特別之處在于它和鋰硫電池兼容，鋰硫電池是一種可充電電池，陽極由鋰金屬制成，陰極由硫制成.

陳解釋說，鋰硫電池是下一代電池技術(shù)的重要組成部分，因為它們承諾更高的能量密度和更低的成本。它們每公斤存儲的能量是當(dāng)今鋰電池的兩倍這可以使電動汽車的續(xù)航里程新增一倍，而不會新增電池組的重量。此外，和傳統(tǒng)鋰電池陰極中使用的鈷相比，硫的來源更豐富且問題更少。

然而，鋰硫電池也存在問題。陰極和陽極都具有超強(qiáng)反應(yīng)性。硫正極非常活潑，以至于它們在電池運行期間會溶解。這個問題在高溫下會變得更糟。鋰金屬負(fù)極容易形成枝晶，可以刺穿電池的某些部分，導(dǎo)致電池短路。因此，鋰硫電池最多只能使用十次循環(huán)。

假如你想要一個能量密度高的電池，你通常要使用非常苛刻、復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，陳說。高能量意味著更多的反應(yīng)正在發(fā)生，這意味著穩(wěn)定性更低，降解更多。制造穩(wěn)定的高能電池本身就是一項艱巨的任務(wù)試圖在很寬的溫度范圍內(nèi)做到這一點更具挑戰(zhàn)性。

科學(xué)家們指出，二丁基醚電解質(zhì)可以防止這些問題，即使在高溫和低溫下也是如此。事實上，陳和他的團(tuán)隊測試的電池比典型的鋰硫電池具有更長的循環(huán)壽命。

我們的電解質(zhì)有助于改善陰極側(cè)和陽極側(cè)，同時供應(yīng)高導(dǎo)電性和界面穩(wěn)定性，他說。

該團(tuán)隊還通過將硫陰極接枝到聚合物上來設(shè)計更穩(wěn)定的硫陰極。這可以防止更多的硫溶解到電解液中。

鑒于他們已經(jīng)獲得了積極的結(jié)果，陳和他的團(tuán)隊現(xiàn)在希望擴(kuò)大電池化學(xué)成分，優(yōu)化它以在更高的溫度下工作并進(jìn)一步延長循環(huán)壽命。