中國科學(xué)家開發(fā)出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池,未來有望在地球極寒地區(qū)甚至外太空使用。

發(fā)表在最新一期美國能源學(xué)術(shù)期刊《焦耳》上的研究顯示,中國復(fù)旦大學(xué)夏永姚團(tuán)隊開發(fā)的新電池采用凝固點低、可在極端低溫條件下導(dǎo)電的乙酸乙酯作為電解液,并使用兩種有機(jī)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(xué)介質(zhì),但在低溫條件下電解液和電極交界處的電化學(xué)反應(yīng)難以持續(xù)。

研究人員說,與傳統(tǒng)鋰電池使用的電極不同,這種電極使用的有機(jī)化合物不依賴“嵌入過程”,即不需要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中,避免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(jī)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(tǒng)鋰電池在零下20攝氏度時性能只有其最優(yōu)水平的50%,零下40攝氏度時只有最優(yōu)水平的12%。俄羅斯和加拿大等極寒地區(qū)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(tǒng)鋰電池的電極材料,新電池的材料則充足、便宜且環(huán)保,他預(yù)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(rèn),實現(xiàn)產(chǎn)品化面臨的主要挑戰(zhàn)是這種電池的單位質(zhì)量能量比不上已商業(yè)化的鋰電池,生產(chǎn)過程還需優(yōu)化。盡管如此,夏永姚認(rèn)為它具顯著應(yīng)用潛力。