新华社华盛顿3月1日电(记者周舟)中国科学家开发出一种可在零下70摄氏度条件下使用的锂电池,未来有望在地球极寒地区甚至外太空使用。
发表在最新一期美国能源学术期刊《焦耳》上的研究显示,中国复旦大学夏永姚团队开发的新电池采用凝固点低、可在极端低温条件下导电的乙酸乙酯作为电解液,并使用两种有机化合物作为电极,分别为PTPAn阴极和PNTCDA阳极。
电解液是离子在两个电极间移动的化学介质,但在低温条件下电解液和电极交界处的电化学反应难以持续。
研究人员说,与传统锂电池使用的电极不同,这种电极使用的有机化合物不依赖“嵌入过程”,即不需要将锂离子嵌入到电极的分子矩阵中,避免了低温条件下嵌入过程变慢。
夏永姚说:“乙酸乙酯电解液和有机高分子电极让可充电电池在零下70摄氏度的极低温条件下工作。”
传统锂电池在零下20摄氏度时性能只有其最优水平的50%,零下40摄氏度时只有最优水平的12%。俄罗斯和加拿大等极寒地区温度低于零下50摄氏度;在太空中,温度甚至低至零下157摄氏度。
夏永姚说,相比传统锂电池的电极材料,新电池的材料则充足、便宜且环保,他预计这种材料的价格只有前者的约三分之一。
但研究人员承认,实现产品化面临的主要挑战是这种电池的单位质量能量比不上已商业化的锂电池,生产过程还需优化。尽管如此,夏永姚认为它具显著应用潜力。
