“防護(hù)衣”保障鋰電池零下79攝氏度低溫環(huán)境高效放電
來源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-05-24 16:31
科技日?qǐng)?bào)北京5月23日電 記者23日從清華大學(xué)獲悉，該校化學(xué)工程系劉凱課題組摒棄傳統(tǒng)電解液設(shè)計(jì)方式，研發(fā)出電場輔助超分子自組裝層技術(shù)。該技術(shù)仿佛給鋰電池穿上一個(gè)穿脫自如的智能防護(hù)衣，有望解決電動(dòng)車冬季“趴窩”問題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。
鋰離子電池因壽命長、比容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在市場上有廣泛應(yīng)用。然而，其在低溫下性能下降的問題一直未能徹底解決，導(dǎo)致冬天手機(jī)“凍”關(guān)機(jī)、電動(dòng)車“趴窩”等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
論文第一作者、清華大學(xué)化學(xué)工程系博士后章偉立介紹，當(dāng)電池需要工作時(shí)，“防護(hù)衣”會(huì)自動(dòng)套在鋰電池表面，形成一層致密的保護(hù)膜，不僅能防止電解液在高電壓下分解，還能加速鋰離子的傳輸，使電池在低溫下也能高效工作。當(dāng)電池不工作時(shí)，“防護(hù)衣”又能自動(dòng)脫下，讓電池恢復(fù)到常規(guī)狀態(tài)。“在‘防護(hù)衣’作用下，鋰金屬電池在-79℃的低溫條件下仍可高效放電。”他說。
此外，該技術(shù)還將大大提升無人機(jī)性能。無人機(jī)等電動(dòng)航空器對(duì)電池高比能、高功率和安全性提出了更高要求，特別是在嚴(yán)寒低溫環(huán)境下飛行時(shí)，容易出現(xiàn)電壓驟降、飛行動(dòng)力不足，甚至墜機(jī)等情況。造成這些問題的“罪魁禍?zhǔn)住笔请娊庖骸鹘y(tǒng)電解液低溫下容易凝固，在電極之間的“穿梭”變得困難，特別是當(dāng)鋰離子從電解液到電極進(jìn)行“跳躍”時(shí)阻力很大。
“電場輔助超分子自組裝層技術(shù)通過在電極表面上‘穿衣’，可以作為跳板，輔助加速鋰離子從電解液到電極的傳遞，從而提升鋰電池在低溫下的續(xù)航里程。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)使無人機(jī)在-40℃也能高效飛行。”劉凱表示，這一技術(shù)突破為寒冷地區(qū)的綠色出行和低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了新動(dòng)力。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，低溫鋰電池將廣泛應(yīng)用于更多領(lǐng)域，產(chǎn)生更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。（姜靖）
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