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由于低溫會(huì)造成鋰離子活性降低，影響鋰電池容量，如何讓鋰電池在低溫環(huán)境下正常工作一直是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。

據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》消息，近日，復(fù)旦大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池，有望應(yīng)用于地球極寒地區(qū)甚至外太空。研究成果發(fā)表在最新一期美國(guó)能源學(xué)術(shù)期刊《焦耳》上。

該電池采用凝固點(diǎn)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(yáng)極。

正極、負(fù)極、電解液和隔膜是鋰電池的基本組成要素。其中，電解液是離子在兩個(gè)電極間移動(dòng)的化學(xué)介質(zhì)，低溫會(huì)影響電解液和電極間的電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而影響電池性能。

“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?！毖芯宽?xiàng)目負(fù)責(zé)人、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授夏永姚在采訪時(shí)說(shuō)。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(lài)“嵌入過(guò)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(guò)程變慢。

乙酸乙酯的冰點(diǎn)為零下83.6攝氏度，可以在低溫環(huán)境下滿足電池電化學(xué)反應(yīng)需要。

研究顯示，傳統(tǒng)鋰電池在零下20攝氏度時(shí)性能只有其最優(yōu)水平的50%，零下40攝氏度時(shí)只有最優(yōu)水平的12%。在加拿大和俄羅斯的部分地區(qū)，環(huán)境溫度可達(dá)零下50攝氏度左右。

夏永姚表示，相比傳統(tǒng)鋰電池的電極材料，新電池的材料充足、便宜且環(huán)保。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，該種材料的價(jià)格只有前者的約1/3。

“盡管與其他已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的鋰電池相比，這種電池的能量密度比較低，但是在特殊環(huán)境下，仍然具有極大的發(fā)展?jié)摿Α！毕挠酪φf(shuō)。

研究人員表示，能量密度低將是該電池產(chǎn)品化過(guò)程中的主要挑戰(zhàn)，下一步將對(duì)電池的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

此前，研究人員曾經(jīng)嘗試通過(guò)給鋰電池加裝外部加熱裝置，或使用液化氣體電解液來(lái)幫助其在低溫環(huán)境下維持正常性能。去年8月，北京理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)曾與多家國(guó)內(nèi)外電池企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)出了超低溫區(qū)域帶自加熱技術(shù)的鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)產(chǎn)品，以應(yīng)對(duì)冬季奧運(yùn)會(huì)期間張家口地區(qū)的嚴(yán)寒條件。

北京理工大學(xué)教授孫逢春介紹，該技術(shù)通過(guò)物理方法解決電池低溫問(wèn)題，在零下30攝氏度時(shí)可通過(guò)自加熱的方式，在幾十秒內(nèi)使電池溫度上升到0攝氏度以上，從而激活動(dòng)力電池的正常應(yīng)用。該電池系統(tǒng)比能量可達(dá)170Wh/kg，系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)已經(jīng)完成累計(jì)切斷次數(shù)超過(guò)5000次。