-79℃鋰電池還能放電？神奇的“防護(hù)衣”問世
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在科技日新月異的今天，鋰電池作為現(xiàn)代電子設(shè)備的核心動(dòng)力源，在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，在極端的氣候條件下，尤其是處在低溫環(huán)境中，往往對(duì)鋰電池的性能構(gòu)成巨大的挑戰(zhàn)。因此，如何保障鋰電池在低溫環(huán)境中高效工作極其重要。
據(jù)悉，清華大學(xué)化學(xué)工程系一研究課題組近日研發(fā)出電場(chǎng)輔助超分子自組裝層技術(shù)，該技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)電解液設(shè)計(jì)方式，仿佛給鋰電池穿上一個(gè)穿脫自如的智能防護(hù)衣，有望解決冬季電動(dòng)車故障頻發(fā)問題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國(guó)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(zhǎng)、比容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)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。
該研究課題組負(fù)責(zé)人介紹，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。
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)?rdquo;是電解液。傳統(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。
可以以電場(chǎng)輔助超分子自組裝層技術(shù)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。
未來，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，有望為寒冷地區(qū)的綠色出行和低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)力，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。
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