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加州大學(xué)工程師開發(fā)出新鋰離子電池 可在極冷和酷熱條件下表現(xiàn)良好

時(shí)間:2022-07-06 08:57來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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       據(jù)外媒報(bào)道，加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）的工程師采用新電解質(zhì)開發(fā)出新鋰離子電池，可在極冷和酷熱的條件下表現(xiàn)良好，同時(shí)還能儲(chǔ)存大量能量。這是因?yàn)樾码娊赓|(zhì)不僅在較寬的工作溫度范圍內(nèi)用途廣泛、堅(jiān)固耐用，而且還能與高能陽(yáng)極和陰極兼容。
圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校
 
       這種電池可使電動(dòng)汽車一次充電后，在寒冷天氣下也可以行駛地更遠(yuǎn)。加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)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(duì)冷卻系統(tǒng)的需求，以防止車輛的電池組在炎熱氣候下過熱。
 
       同時(shí)兼任加州大學(xué)圣地亞哥分校可持續(xù)電力和能源中心的教員陳政解釋說：“您需要在環(huán)境溫度達(dá)到三位數(shù)且道路變得更熱的區(qū)域進(jìn)行高溫操作。在電動(dòng)汽車中，電池組通常位于車輛的底板下，會(huì)非常靠近炎熱道路。此外，電池在運(yùn)行過程中會(huì)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(cè)試中，該概念驗(yàn)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(shí)還分別具有98.2%和98.7%的高庫(kù)侖效率，這意味著電池在停止工作之前可以進(jìn)行更多的充放電循環(huán)。
圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校
 
       陳政及其同事開發(fā)的電池之所以有如此高的性能是因?yàn)椴捎昧诵碌碾娊赓|(zhì)。該電解質(zhì)由二丁醚與鋰鹽混合而成的液體溶液制成。二丁醚的一個(gè)特點(diǎn)是其分子與鋰離子的結(jié)合較弱。換句話說，當(dāng)電池運(yùn)行時(shí)，電解質(zhì)分子很容易釋放鋰離子。研究人員在之前的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，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(tài)沸點(diǎn)為141℃，因此二丁醚很容易吸收熱量。
 
穩(wěn)定鋰硫化學(xué)物質(zhì)
 
       這種電解質(zhì)的另一個(gè)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(yáng)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(rèn)為是下一代電池技術(shù)的重要組成部分。鋰硫電池每公斤存儲(chǔ)的能量是當(dāng)今鋰離子電池的兩倍。
圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校
 
       研究人員測(cè)試的電池比典型的鋰硫電池具有更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。陳政稱：“我們的電解質(zhì)有助于改善陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)，同時(shí)提供高導(dǎo)電性和界面穩(wěn)定性。”
 
       該團(tuán)隊(duì)還通過將硫陰極接枝到聚合物上來設(shè)計(jì)更穩(wěn)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(kuò)大電池化學(xué)成分、優(yōu)化電池以使其在更高的溫度下工作，以及進(jìn)一步延長(zhǎng)循環(huán)壽命。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 鋰離子電池
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