【天目新聞】不懼嚴寒酷暑 中國科學院寧波材料所研制出更“皮實”的鋰離子電池
天目新聞 記者 曾楊希 見習記者 謝履冰
筆記本、手機、新能源汽車……可重復充電使用的鋰離子電池給人們的生活帶來了便利。不過，你應(yīng)該有過這樣的體驗，一旦遇上天氣寒冷，手機就可能被“凍”關(guān)機，新能源汽車也很快就會“趴窩”。
在嚴苛的天氣環(huán)境下，如何讓鋰離子電池從“嬌弱”變得“皮實”？近日，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所夏永高研究團隊提出了一種新方法，通過簡單、通用的電解質(zhì)體系，能改善鋰離子電池的耐候性和使用壽命。
“當前，幾乎所有鋰離子電池都存在有耐候性差的問題?！毕挠栏咴诮邮堋短炷縏ech+》采訪時解釋，耐候性，是指對光照、冷熱等環(huán)境的耐受能力。鋰離子電池只能在-20℃-45℃條件下工作，一旦超過了這一溫區(qū)，就容易出現(xiàn)放電打折或者“短壽”的情況，不僅給生活帶來不變，還制約著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
鋰離子電池結(jié)構(gòu) 示意圖
鋰離子電池主要由正極、負極、電解液、隔膜等部分組成，這些部分都有可能是影響電池的“罪魁禍首”。
在鋰離子電池內(nèi)部，如果把正極比喻為“工廠”，負極為“公寓”，鋰離子則是生產(chǎn)電能的“員工”。其中，鋰離子在“上班”途中，需要搭乘電解液“公交車”，通過隔膜“檢票員”的門禁，才能順利往返兩地。
如何讓“鋰離子”員工在嚴寒和酷暑中能順暢往返兩地“休息”與“工作”，夏永高篩選了多種隔膜、電極進行實驗，進一步再嘗試調(diào)配的寬溫域電解液，最終實現(xiàn)改善鋰離子電池的耐候性和使用壽命。
在電極方面，團隊選取了磷酸鐵鋰電極，“這種電極成本較低，穩(wěn)定性也較好，能量密度也較為適中，也是領(lǐng)域內(nèi)比較主流的電極材料?！毕挠栏哒f。
在隔膜方面，團隊選擇了超耐高溫的芳綸隔膜（一種新型高科技合成纖維），這種隔膜十分耐熱，當溫度高達250℃的時候，材料也僅收縮1%。
在電解液方面，團隊采用高沸點、高閃點、不可燃的溶劑，能像調(diào)制雞尾酒一樣，通過精確調(diào)控電解液的成分，使電極表面生成更穩(wěn)定的界面膜，進而提高電池壽命。
通過這種簡單通用的電解質(zhì)體系，團隊研制出的寬溫域鋰離子電池，能在-40℃-150℃范圍內(nèi)工作，并且在-20℃-120℃范圍內(nèi)實現(xiàn)充放電穩(wěn)定循環(huán)。
夏永高介紹，寬溫域電池具有寬泛的工作溫度范圍和可靠的安全性，不懼怕嚴寒酷暑和嚴苛環(huán)境，未來將有望推動新能源汽車在寒冷天氣中擴大使用范圍，也可應(yīng)用于石油鉆井、航天航空等苛刻環(huán)境領(lǐng)域。
?。ㄔ陌l(fā)布于2021年6月21日《浙江日報》天目新聞客戶端）
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