電解質研究新突破：鋰電池在零下60℃高效運行

來源：高科技鋰電池網絡

著者新聞稿

最新一期的《科學》雜志發表了電解質化學研究領域的重大突破：美國科學家首次使用液化氣代替電解質，使鋰電池和超級電容器分別在60℃和80℃下保持高效運行。這項新技術不僅提高了電動汽車在寒冷冬季單次充電的行駛里程，還為無人機、衛星和星際探測器在高空極冷環境中提供動力。

科學界普遍認為，電解液是提高儲能裝置性能的最大瓶頸。液體電解質已經達到了研究的極限，許多科學家現在正專注于固體電解質。然而，加州大學圣地亞哥分校可持續電力與能源中心和儲能與轉換實驗室主任孟瑩教授帶領他的團隊做了相反的事情，并在研究氣體電解質方面取得了突破。這些氣態電解質可以在一定壓力下液化，并且更耐冷凍。

在新的研究中，他們從大量候選氣體中選擇了兩種液化氣體氟甲烷和二氟甲烷，并將其分別制成鋰電池和超級電容器的電解質，使鋰電池的最低工作溫度從-20℃延長到-60℃，超級電容器的工作溫度從-40℃提高到-80℃。此外，這些電解質在恢復到正常室溫后仍然可以有效地工作。

除了創造低溫工作記錄外，這些氣體電解質還克服了鋰電池中常見的熱失控問題，并具有更多的安全優勢。熱失控是電池中熱量的惡性循環。當電池工作時，溫度會上升并開始一系列化學反應。這些反應產生的熱量反過來又進一步加熱電池，使其膨脹和破壞。然而，當氣態電解質高于室溫時，它會啟動一個自然關閉機制，使電池失去導電性并停止工作，從而防止電池過熱。

最新研究還克服了鋰電池充放電壽命太短的另一個重大挑戰。金屬鋰因其重量輕且能夠儲存更多電荷而被公認為終極電極材料。然而，鋰會與傳統電解質反應，在電極表面形成針狀突起，這會使電池分離并導致短路，導致充電和放電次數過少。但這種新的電解質不會形成突起，從而大大延長了電池的使用壽命。

研究人員表示，他們的下一步是實現鋰電池在較低溫度（MINUS 100℃）下工作的目標，并為火星探測甚至木星和土星等深空探測設備提供新的能源供應技術。來源：高科技鋰電池網絡

著者

新聞稿

最新一期的《科學》雜志發表了電解質化學研究領域的重大突破：美國科學家首次使用液化氣代替電解質，使鋰電池和超級電容器分別在60℃和80℃下保持高效運行。這項新技術不僅提高了電動汽車在寒冷冬季單次充電的行駛里程，還為無人機、衛星和星際探測器在高空極冷環境中提供動力。

科學界普遍認為，電解液是提高儲能裝置性能的最大瓶頸。液體電解質已經達到了研究的極限，許多科學家現在正專注于固體電解質。然而，加州大學圣地亞哥分校可持續電力與能源中心和儲能與轉換實驗室主任孟瑩教授帶領他的團隊做了相反的事情，并在研究氣體電解質方面取得了突破。這些氣態電解質可以在一定壓力下液化，并且更耐冷凍。

在新的研究中，他們從大量候選氣體中選擇了兩種液化氣體氟甲烷和二氟甲烷，并將其分別制成鋰電池和超級電容器的電解質，使鋰電池的最低工作溫度從-20℃延長到-60℃，超級電容器的工作溫度從-40℃提高到-80℃。此外，這些電解質在恢復到正常室溫后仍然可以有效地工作。

除了創造低溫工作記錄外，這些氣體電解質還克服了鋰電池中常見的熱失控問題，并具有更多的安全優勢。熱失控是電池中熱量的惡性循環。當電池工作時，溫度會上升并開始一系列化學反應。這些反應產生的熱量反過來又進一步加熱電池，使其膨脹和破壞。然而，當氣態電解質高于室溫時，它會啟動一個自然關閉機制，使電池失去導電性并停止工作，從而防止電池過熱。

最新研究還克服了鋰電池充放電壽命太短的另一個重大挑戰。金屬鋰因其重量輕且能夠儲存更多電荷而被公認為終極電極材料。然而，鋰會與傳統電解質反應，在電極表面形成針狀突起，這會使電池分離并導致短路，導致充電和放電次數過少。但這種新的電解質不會形成突起，從而大大延長了電池的使用壽命。

研究人員表示，他們的下一步是實現鋰電池在較低溫度（MINUS 100℃）下工作的目標，并為火星探測甚至木星和土星等深空探測設備提供新的能源供應技術。

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