中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：現(xiàn)階段，鋰離子電池已經(jīng)成為電動(dòng)汽車最重要的動(dòng)力源，其發(fā)展經(jīng)歷了三代技術(shù)的發(fā)展，其中，鈷酸鋰正極為第一代，錳酸鋰和磷酸鐵鋰為第二代，三元技術(shù)則為第三代。
隨著正負(fù)極材料向著更高克容量的方向發(fā)展和安全性技術(shù)的日漸成熟、完善，更高能量密度的電芯技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用到更多場(chǎng)景里。
事實(shí)上，鋰金屬電池之所以被寄予厚望，是因?yàn)榕c當(dāng)前普通的石墨/銅混合材料相比，純鋰金屬陽(yáng)極具有出色的能量密度。憑借著高能量密度、高安全性的優(yōu)勢(shì)，鋰離子電池在短短的十幾年的時(shí)間里，已經(jīng)徹底占領(lǐng)了消費(fèi)電子市場(chǎng)，取得了矚目的成就。
作為在循環(huán)過(guò)程中于電池兩極間來(lái)回?cái)y帶鋰離子的溶液，電解質(zhì)在一塊電池中的重要性不言而喻。通常情況下，低溫電池需要額外的加熱系統(tǒng)。
但現(xiàn)在，加州大學(xué)圣迭戈（UCSD）研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)的這種鋰金屬電池，卻有望在極端低溫下進(jìn)行高效的充放電。研究人員的目的正是開發(fā)出一種不會(huì)凍結(jié)的電解液，并且能夠在低溫下保持鋰離子在電極之間的流動(dòng)性。
事實(shí)上，到目前為止，許多研究都集中在選擇不易凍結(jié)的電解質(zhì)，并能保持鋰離子在電極之間快速移動(dòng)。在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，不一定是電解液移動(dòng)離子的速度有多快，而是電解液釋放離子并將其沉積在陽(yáng)極上的容易程度。
研究人員通過(guò)比較兩種電解質(zhì)的電池性能得出了這些發(fā)現(xiàn)：一種與鋰離子結(jié)合較弱，另一種與鋰離子結(jié)合較強(qiáng)。含弱結(jié)合電解質(zhì)的鋰金屬電池在-60攝氏度時(shí)整體表現(xiàn)較好，50次循環(huán)后仍能保持強(qiáng)勁運(yùn)行。相反，具有強(qiáng)結(jié)合電解質(zhì)的電池在僅僅兩個(gè)周期后就停止工作。
循環(huán)電池后，研究人員將它們分開，比較陽(yáng)極上的鋰金屬沉積物。兩者的區(qū)別也很明顯。在弱結(jié)合電解質(zhì)的細(xì)胞中，沉積物光滑均勻，而在強(qiáng)結(jié)合電解質(zhì)的細(xì)胞中，沉積物呈塊狀和針狀。
在測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電池在-40攝氏度和-60攝氏度的溫度下，分別在50次循環(huán)中保持了84%和76%的容量。研究人員表示，這樣的表現(xiàn)是前所未有的。
針對(duì)此類概念驗(yàn)證電池的進(jìn)一步研究表明，弱結(jié)合電解質(zhì)能夠讓離子更均勻地沉積在電池陽(yáng)極上，而強(qiáng)結(jié)合電解質(zhì)則會(huì)導(dǎo)致塊狀和針狀的沉積（枝晶）。而枝晶是改善鋰電池性能的另一個(gè)重要公關(guān)方向，因其可能導(dǎo)致電池發(fā)生短路失效等嚴(yán)重故障。
當(dāng)前，社會(huì)已經(jīng)步入新能源時(shí)代，在新能源時(shí)代里，電氣化是一個(gè)必然的趨勢(shì)，鋰離子電池主導(dǎo)的世界也正在為其他即將商業(yè)化的新興電池技術(shù)打開重要的新市場(chǎng)機(jī)遇。而突破性地電池技術(shù)也將在未來(lái)的能源系統(tǒng)中發(fā)揮核心作用，把人類向遠(yuǎn)方推去。
