鋰電池在極低溫度下筑巢？科學家們想出了新的解決方案
為了探索更有前途的鋰電池，科學家們把重點放在了基于純鋰的金屬陽極方案上，而不是目前常用的混合材料上。同時，為了克服鋰電池在低溫下性能差的問題，這一領域的科學家們一直在"絞盡腦汁"，并取得了一些突破。
據報道，加州大學圣迭戈分校(UCSD)的團隊正在努力研發一種能在極低溫度下充電和放電的電池，而這種電池通常需要額外的加熱系統，但這一次他們專注于電解質，依靠電解質中的弱鍵，使鋰金屬電池能夠在寒冷的條件下釋放出前所未有的性能。
鋰電池在極低溫度下筑巢？科學家們想出了新的解決方案
據了解，純鋰金屬陽極比目前使用的石墨/銅混合陽極具有優異的能量密度，因此被認為是一種非常有前途的技術。面對如此巨大的差異，一些電池研究人員甚至將鋰稱為"理想材料"，認為它是打破能量密度瓶頸的關鍵。
作為一種在循環過程中在電池兩極之間來回傳遞鋰離子的溶液，電池中電解質的重要性是不言而喻的。UCSD團隊這次的目標是開發一種不冷凍的電解質，以便鋰離子也能在寒冷的環境中移動。
具體來說，研究人員試驗了兩種電解質，一種是與離子牢固結合的電解質，另一種是弱得多的電解質，以驗證哪種情況更適合低溫條件。
鋰電池在極低溫度下筑巢？科學家們想出了新的解決方案
結果表明，在-60℃(-76華氏度)時，用牢固結合的電解質制成的實驗電池只能維持兩個周期，然后停止工作。
相反，使用弱結合電解質的電池在50次循環后仍能平穩運行，并保持76%的容量。如果將工作溫度改為-40°C(-40°F)，該方案甚至可以保持84%的容量。
這項研究的主要作者JohnHoloubek說，"我們發現鋰離子與電解質的結合以及電解質中離子的結構與它們在低溫下的性能密切相關。
值得一提的是，對這種概念驗證電池的進一步研究也表明，弱束縛電解質可以使離子在電池陽極上沉積得更加均勻，而強束縛電解質則會導致塊體和針狀沉積(枝晶)。
這是科學家們研究鋰金屬電池的另一個焦點，鋰金屬電池會迅速導致嚴重的故障，如短路和故障。
研究人員說："在原子水平上理解鋰離子和電解質之間的相互作用，不僅可以改善鋰電池的低溫性能，而且還有助于防止枝晶的形成。
在這些發現的基礎上，研究小組建立了一種含硫陰極和弱結合電解質的鋰金屬電池原型。據說，這類設備將在外層空間探索和深海探索等領域發揮重要作用。
這項工作的意義實際上是雙重的，"研究人員說，并從科學角度提供了相反的觀點。
從技術上講，這是第一個在超低溫度下充電的鋰金屬電池，它還可以在攝氏-60度提供相當大的能量密度。這兩個方面都為低溫電池提供了一個完整的解決方案。
