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最新研究:新型超级电池可承受各种极端温度
www.creaders.net | 2022-07-05 20:33:38  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

  一项新研究发现,一种新型电池可在极热或极冷的温度下使用更长时间。科学家们表示,这种电池让电动车在低温下一次充电可行驶得更远,并且,高温下也不易过热。这将减低电动车充电频率,并延长电池寿命。 

最新研究:新型超级电池可承受各种极端温度

  高性能超级电池示意图

  这个美国研究小组在高能锂电池中添加了一种化学物质,可用来抵抗极端气温。

  加州大学圣地亚哥分校的陈政教授说:“在电动汽车中,电池组通常位于车身的地板以下,靠近滚烫的路面。此外,电池在运行过程也会因电流通过而升温。如果电池不能承受这种高温,其性能将迅速下降。因此,需要在高温环境中进行测试。”

  在7月4日发表于《美国国家科学院院刊》的一篇论文中,研究人员描述了在测试中,电池是怎样在50摄氏度和零下40摄氏度下分别保持115.9%和87.5%高能量的;并且,还分别具有98.7%和98.2%的高库仑效率(Coulombic efficiency),这意味着电池在寿终前可以有更多的充电次数。

  这要归功于由锂盐和二丁醚(dibutyl ether)制成的电解质,二丁醚是一种无色液体,用于制药。二丁醚之所以有帮助,是由于其分子在电池运行时很容易释放锂离子,并提高电池在零下低温时的性能。此外,二丁醚也能够承受高温,因其沸点在141摄氏度,就是说,它在高温下还能够保持液态。

  这种电解液的特别之处在于它可以与锂硫电池一起使用,可反复充电,阳极由锂制成,阴极由硫制成。阳极和阴极是电池中电流通过的两端。

  锂硫电池(Lithium-sulfur battery)是下一代的电动车电池,因其每公斤存储量是目前锂离子电池的两倍。能让电动车既不增加电池重量又可把行程翻倍,同时降低成本。

  与传统锂离子电池阴极的钴相比,硫的含量也更丰富,对环境造成的危害也更少。

  通常情况下,锂硫电池存在一些问题——硫正极的反应性很强,以至于当电池运行时常常会溶解,在更高的温度下情况会变得更糟。

  锂金属阳极可以形成称为枝晶的针状结构,能够刺穿电池,导致短路。因此,这种电池只能充电几十次。

  加州大学开发的二丁醚电解质解决了这些问题,使电池能够应对极端温度,从而延长寿命。

  “如果你想要一个能量密度高的电池,你通常需要使用非常厉害、复杂的化学物质,” 陈政教授说。“高能量意味着反应更多,稳定性更低,降解更多。制造稳定的高能电池本身就是一项艰钜的任务——试图在很宽的温度范围内做到这一点尤其不易。我们的电解质有助于同时改善电池的阴极和阳极,同时提供高导电性和界面稳定性。”

  该团队还通过将硫阴极嫁接到聚合物上来加强稳定性,这可以防止更多的硫溶解到电解液中。

  他们下一步的研究目标是进一步改进电池的化学组成,使其在更高的温度下工作,并进一步提高电池的充电次数。

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