我國科學家開發(fā)出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰離子電池,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術(shù)期刊《焦耳》上的研究顯示,我國復旦大學夏永姚團隊開發(fā)的新電池采用凝固點低、可在極端低溫條件下導電的乙酸乙酯作為電解液,并使用兩種有機化合物作為電極,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介質(zhì),但在低溫條件下電解液和電極交界處的電化學反應難以持續(xù)。

研究人員說,與傳統(tǒng)鋰離子電池使用的電極不同,這種電極使用的有機化合物不依賴“嵌入過程”,即不要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中,防止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?！?/p>

傳統(tǒng)鋰離子電池在零下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)鋰離子電池的電極材料,新電池的材料則充足、便宜且環(huán)保,他預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,實現(xiàn)產(chǎn)品化面對的重要挑戰(zhàn)是這種電池的單位質(zhì)量能量比不上已商業(yè)化的鋰離子電池,生產(chǎn)過程還需優(yōu)化。盡管如此,夏永姚認為它具顯著應用潛力。