极低气温下锂电池趴窝？科学家提出新解决方案

　　为了探索更有前途的锂电池，科学家们将注意力转向了基于纯锂的金属阳极方案，而不是目前广泛使用的混合材料。同时，为了克服其低温性能差的缺点，该领域的科学家一直在绞尽脑汁，取得了一些突破。

　　据报道，加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的研究小组正在努力开发一种可以在非常低的温度下充电和放电的电池，这种电池通常需要额外的加热系统。然而，这一次，他们把注意力集中在电解质上，这使得锂金属电池在寒冷条件下释放出前所未有的性能。

　　众所周知，与目前使用的石墨/铜混合阳极相比，纯锂金属阳极具有优异的能量密度，因此被认为是一种很有前途的技术。面对如此巨大的差异，一些电池研究人员甚至将锂金属描述为“梦幻材料”，并将其视为打破能量密度瓶颈的关键。

　　作为一种在循环过程中在电池两极之间来回携带锂离子的溶液，电解液在电池中的重要性不言而喻。UCSD研究小组的目标是开发一种不会结冰的电解质，使锂离子在寒冷的环境中运动。

　　具体来说，研究人员使用两种类型的电解质进行实验，一种可以与离子牢固结合，另一种弱得多，以验证哪种更适合低温条件。

　　发现电解质结合牢固的实验电池在-60℃(-76℉)下仅持续两个循环，然后停止工作。

　　相反，弱结合电解质的电池在50次循环后仍能平稳运行，保持76%的容量。如果把工作温度改成-40°C(-40°F)，这个方案甚至可以保持84%的产能。

　　该研究的第一作者JohnHoloubek说，“我们发现锂离子和电解质的结合以及电解质中离子占据的结构与它们在低温下的性能有很大关系。”

　　值得一提的是，对这类概念验证电池的进一步研究还表明，弱结合电解质可以使离子更均匀地沉积在电池阳极上，而强结合电解质会导致大量针状沉积(枝晶)。

　　这是科学家研究锂金属电池的另一个焦点，因为它们会很快导致电池短路、失效等严重故障。

　　研究人员说，“通过在原子水平上理解锂离子和电解质之间的相互作用，不仅可以提高锂电池的低温性能，还有助于防止枝晶的形成。”

　　基于这些发现，研究小组建立了具有硫基阴极和弱结合电解质的锂金属电池的原型。据说这种设备将在外层空间探索和深海探索中发挥重要作用。

　　“这项工作的意义实际上是双重的，”研究人员说，从科学的角度来看，它提出了一种与传统观点相反的观点。

　　从技术上来说，这是第一个可以在超低温下充电的锂金属电池，在-60℃全运行条件下也能提供可观的能量密度。这两个方面为超低温电池提供了完整的解决方案。