復旦大學研究人員開發(fā)出可在零下70攝氏度使用的鋰電池

發(fā)布日期：2018-03-05 來源：中國科學報 瀏覽次數(shù)：723

近日，復旦大學研究人員開發(fā)了一種電池，其有機復合電極可以在零下70攝氏度下工作，這比目前鋰離子電池失去大部分傳導和儲存能量的溫度閾值要低得多。該電池未來有望在地球極寒地區(qū)甚至外太空使用，相關論文刊登于《焦耳》期刊。

通常，電池能在相對低的溫度下運作，但有溫度限制。原因是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)。傳統(tǒng)鋰電池在零下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％。而在太空中，溫度低至零下157攝氏度，即便俄羅斯和加拿大等極寒地區(qū)溫度也低于零下50攝氏度。

為了解決該問題，復旦大學夏永姚團隊嘗試使用乙酸乙酯作為電解質，它的凝固點低，即便在極端低溫條件下也能導電。研究人員使用兩種有機化合物作為電極，分別為PTPAn陰極和PNTCDA陽極。與鋰離子電池中使用的電極不同，這些有機化合物并不依賴于“嵌入過程”，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程變慢。

“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。”夏永姚說。不過，他也表示，這種電池的單位質量能量比不上已商業(yè)化的鋰電池，生產過程還需優(yōu)化。

夏永姚說，相比傳統(tǒng)鋰電池的電極材料，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)產品化面臨的主要挑戰(zhàn)是這種電池的單位質量能量比不上已商業(yè)化的鋰電池，生產過程還需優(yōu)化。盡管如此，夏永姚認為它具顯著應用潛力。

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