新出版的美國雜志《科學》登了電解液化學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,這項技術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。這技術不僅提高了電動汽車在寒冷冬季的續航能力,還能為在太空極冷的環境下工作的衛星、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的較大障礙,液體的電解質的研究已經達到了科學研究的極限,很多科學家把目光轉向了固態電解質的研究方向,但加州大學圣地亞戈分校可持續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,是電動汽車在冬季航程更遠。
孟穎教授帶領的團隊,選取了兩種液體分別是氟甲烷和二氟甲烷,分別制作了鋰電池和超級電容的電解質,使得鋰電池的低工作溫度降到了—60℃,打破了從前鋰電池的低工作溫度-20℃。
除了創造了低的工作外,這些氣態電解質還克服鋰電池在高溫失控問題,更具有安全優勢,熱循環是一個惡性循環,電池溫度升高,啟動一系列的化學反應,化學反應產生熱量,熱量是電池變熱,損壞電池。但氣態電解質在高溫環境下,會啟動一種天然關閉機制,讓電池失去導電性,從而防止電池過熱和失控問題。
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,在電動汽車領域會等到很好的利用。