新出版的美国杂志《科学》登了电解液化学领域的一项重大突破,美国科学家首次使用液化气取代电解液,这项技术分别让锂电池和超级电容器在零下60℃和零下80℃还能保持高效运行。这技术不仅提高了电动汽车在寒冷冬季的续航能力,还能为在太空极冷的环境下工作的卫星、星际探测器等提供电能。
科学界普遍认为,电解质是改进储能装置的较大障碍,液体的电解质的研究已经达到了科学研究的极限,很多科学家把目光转向了固态电解质的研究方向,但加州大学圣地亚戈分校可持续电力和能源中心及能源储存和转换实验室主任孟颖教授带领其团队,反其道而行之,研究气态电解质并取得突破。这些气态电解质能在一定压力下液态化,且更能抗冻,是电动汽车在冬季航程更远。
孟颖教授带领的团队,选取了两种液体分别是氟甲烷和二氟甲烷,分别制作了锂电池和超级电容的电解质,使得锂电池的低工作温度降到了—60℃,打破了从前锂电池的低工作温度-20℃。
除了创造了低的工作外,这些气态电解质还克服锂电池在高温失控问题,更具有安全优势,热循环是一个恶性循环,电池温度升高,启动一系列的化学反应,化学反应产生热量,热量是电池变热,损坏电池。但气态电解质在高温环境下,会启动一种天然关闭机制,让电池失去导电性,从而防止电池过热和失控问题。
新研究还克服了锂电池充放电寿命太短的另一大挑战。因重量轻且能储存更多电荷,锂金属被公认为终极电极材料,但锂会与传统电解液发生反应,在电极表面形成针尖状突起,将电池分隔从而引起短路,造成充放电次数过少。而新电解质不会形成突起,大大延长了电池寿命,在电动汽车领域会等到很好的利用。