财聯社上海7月7日訊（編輯黃君芝）近期，加州大學(xué)聖地亞哥分校（UCSD）的工程師們開(kāi)發(fā)出了一種(zhǒng)新型锂離子電池，據稱這(zhè)種(zhǒng)電池在極冷和高溫下都(dōu)能(néng)表現良好(hǎo)，同時仍能(néng)儲存大量能(néng)量。

根據研究人員的說法，這(zhè)一“壯舉”是通過(guò)開(kāi)發(fā)一種(zhǒng)新型電解質實現的。這(zhè)種(zhǒng)電解質不僅可以在較寬的溫度範圍内堅挺耐用，而且可以與高能(néng)陽極和陰極兼容。上述研究成(chéng)果已于近期發(fā)表在了《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

UCSD雅各布斯工程學(xué)院納米工程學(xué)教授、該研究的資深作者Zheng Chen表示，基于這(zhè)項技術開(kāi)發(fā)的車用電池，即使在寒冷氣候下也能(néng)讓電動汽車行駛更遠。此外，它們還(hái)可以減少對(duì)冷卻系統的需求，以防止車輛的電池組在炎熱氣候下過(guò)熱。

Chen解釋說：“高溫對(duì)于汽車電池來說是一個重大挑戰。在電動汽車中，電池組通常位于底盤，更靠近炎熱的道(dào)路。此外，電池在運行過(guò)程中會因電流通過(guò)而升溫。如果電池不能(néng)承受這(zhè)種(zhǒng)高溫，它們的性能(néng)將(jiāng)迅速下降”。

在測試中，該電池在-40°C和50°C下分别保留了87.5%和115.9%的能(néng)量容量。在這(zhè)些溫度下，它們還(hái)分别具有98.2%和98.7%的高庫倫效率，這(zhè)意味著(zhe)電池在停止工作之前可以進(jìn)行更多的充放電循環。

上述優異的性能(néng)都(dōu)要歸功于Chen和同事(shì)們開(kāi)發(fā)的獨特電解質。它由二丁醚與锂鹽混合而成(chéng)的液體溶液制成(chéng)。二丁醚的一個特點是其分子與锂離子的結合較弱。換句話說，當電池運行時，電解質分子很容易釋放锂離子。

研究人員在之前的一項研究中發(fā)現，這(zhè)種(zhǒng)微弱的分子相互作用可以提高電池在零下溫度下的性能(néng)。另外，二丁醚很容易吸收熱量，因爲它在高溫下保持液态（沸點爲141°C）。

附加優勢

此外，這(zhè)種(zhǒng)電解質的另一個特别之處在于它與锂硫電池兼容，锂硫電池是一種(zhǒng)可充電電池，其陽極由锂金屬制成(chéng)，陰極由硫制成(chéng)。锂硫電池是下一代電池技術的重要組成(chéng)部分，因爲它擁有更高的能(néng)量密度和更低的成(chéng)本。

據了解，锂硫電池每公斤存儲的能(néng)量是當今锂離子電池的兩(liǎng)倍，這(zhè)可以使電動汽車的續航裡(lǐ)程增加一倍，而不會增加電池組的重量。此外，與傳統锂離子電池陰極中使用的钴相比，硫的儲量更爲豐富。

但锂硫電池也存在問題。陰極和陽極都(dōu)是超活性的。硫陰極非常活潑，在電池運行過(guò)程中會溶解；在高溫下，這(zhè)個問題會變得更嚴重。锂金屬陽極容易長(cháng)出枝晶，會導緻電池短路，甚至有起(qǐ)火風險。因此，锂硫電池多隻能(néng)循環使用幾十次。

“如果你想要一個高能(néng)量密度的電池，你通常需要使用非常苛刻、複雜的化學(xué)物質，”Chen說，“高能(néng)量意味著(zhe)更多的反應發(fā)生，這(zhè)意味著(zhe)更少的穩定性，更多的降解。制造一種(zhǒng)穩定的高能(néng)電池本身就是一項艱巨的任務，試圖在更大的溫度範圍内做到這(zhè)一點更具挑戰性。”

UCSD研究團隊開(kāi)發(fā)的二丁醚電解質可以防止這(zhè)些問題。即使在極端溫度下，他們測試的電池也比典型的锂硫電池有更長(cháng)的循環壽命。Chen說，“我們的電解液有助于改善陰極側和陽極側，同時提供高導電性和穩定性”。