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          儲能裝置中電解質研究獲重大突破 鋰電池在零下60℃高效運行

          時間:2017-06-21 來源: 瀏覽量:0

          最新出版的《科學》雜志刊登了電解液化學研究領域的一項重大突破:美國科學家首次使用液化氣取代電解液,分別讓鋰電池和超級電容器在零下60℃和零下80℃還能保持高效運行。新技術不僅提高了電動車在寒冷冬季單次充電的運行里程,還能為高空極冷環境下的無人機、衛星、星際探測器等提供電能。   科學界普遍認為,電解質是改進儲能裝置性能的最大瓶頸。液態電解質已經遭遇研究極限,許多科學家現在將目光聚焦在固態電解質。但加州大學圣地亞戈分??沙掷m電力和能源中心及能源儲存和轉換實驗室主任孟穎教授帶領其團隊,反其道而行之,研究氣態電解質并取得突破。這些氣態電解質能在一定壓力下液態化,且更能抗凍。   在新研究中,他們從大量氣體候選物中選出兩種液化氣——氟甲烷和二氟甲烷,分別制成鋰電池和超級電容的電解質,使得鋰電池的最低工作溫度從零下20℃延伸到零下60℃,超級電容的工作溫度從零下40℃延伸到零下80℃。而且,回到正常室溫后,這些電解質仍能保持高效工作狀態。   除了創造低溫工作紀錄,這些氣態電解質還克服了鋰電池中常見的熱失控問題,更具安全優勢。熱失控是電池中的熱量惡性循環,電池工作時溫度會升高,啟動一系列化學反應,這些反應產生的熱量反過來進一步讓電池變熱,使電池膨脹而毀壞。但氣態電解質在高于室溫的環境下,會啟動一種天然關閉機制,讓電池失去導電性停止工作,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大挑戰。因重量輕且能儲存更多電荷,鋰金屬被公認為終極電極材料,但鋰會與傳統電解液發生反應,在電極表面形成針尖狀突起,將電池分隔從而引起短路,造成充放電次數過少。而新電解質不會形成突起,大大延長了電池壽命。   研究人員表示,他們下一步要實現鋰電池在更低溫度下(零下100℃)工作的目標,為火星探測甚至木星和土星等深空探測裝置提供全新供能技術。

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