<p>加州大學圣地亞哥分校的一個納米工程師團隊發(fā)表了一項開創(chuàng)性的研究，研究了在最熱和最冷的條件下都能提供高功率輸出的電池。這項工作為電解質設計提供了見解，可以克服電池在極端溫度和天氣條件下的運行限制。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;它基本上可以讓你的電池在美國的任何州以及深?；蛱罩惺褂?。&rdquo;加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院的教授鄭陳說，他隸屬于加州大學圣地亞哥分?？沙掷m(xù)電力和能源中心，也是這篇論文的合著者。&ldquo;你不需要擔心電池在亞利桑那州容易著火或在威斯康星州結冰。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項工作是由Chen的團隊和由Y. Shirley孟領導的研究小組聯合完成的，Y. Shirley孟是芝加哥大學分子工程學教授，也是加州大學圣地亞哥分校納米工程學兼職教授。發(fā)表在2022年10月25日版《先進材料》上的一篇論文深入探討了這一問題。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種技術的潛在應用有很多。&ldquo;美國宇航局的太空探索任務可能是這些電池的理想應用，&rdquo;加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程項目的納米工程博士生尹義杰說，他是這篇論文的合著者。&ldquo;一些軍事部門或礦業(yè)公司可能會使用這種電池為深海下的探測設備供電。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種極端環(huán)境需要特殊的電池，具有較長的存儲和運行壽命，以及較高的能量和功率密度。最有前途的這類電池，即使用氟化碳鋰或Li/CFx的電池，由于其大塊電解質傳輸緩慢和電荷轉移阻抗增加，通常具有顯著的局限性，這可能導致低溫條件下性能較差。</p> <p>&nbsp;</p> <p>得益于一種由二丁基醚液體溶液與鋰鹽混合而成的新型電解質，這些新電池在極高和極低的溫度下都能表現良好。二丁基的沸點為141&deg;C，在高溫下仍保持液態(tài)。此外，二丁基醚分子與鋰離子的結合很弱，這種弱分子相互作用提高了極端溫度下的性能。研究人員在之前的研究中發(fā)現，這種弱分子相互作用可以提高電池在零下溫度下的性能。</p> <p>&nbsp;</p> <p>利用集成了透射電鏡表征的系統x射線光電子能譜，該團隊評估了CFx的低溫性能界面。電解質的快速傳輸和陰離子對溶劑化結構降低了低溫下的電荷轉移電阻，提高了Li/CFx電池的性能(1690 Wh kg - 1， - 60&deg;C基于活性材料)。使用50 mg cm&minus;2加載電極，Li/CFx在&minus;60&deg;C時仍顯示1530 Wh kg&minus;1。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;當我們第一次提出電解液配方并發(fā)現性能有顯著改善時，我們無法確定主導因素，&rdquo;尹說。&ldquo;我們精心設計了實驗，提出了每個參數，最終將性能的提高主要歸功于電解質的整體物理和電化學性能。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>論文發(fā)表后，該小組計劃繼續(xù)并擴大其工作。Yin說:&ldquo;我們意識到，對電解質的溶劑化結構的溫度效應的理解有限。&rdquo;&ldquo;研究溶劑化結構如何隨著溫度的降低而變化，在科學上很有趣，將指導低溫電池的未來發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>論文:&ldquo;快速運輸和陰離子配對液化氣電解質。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>合著者包括殷毅杰，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程項目;Alex Liu，， Baharak Sayahpour, Ganesh Raghavendran, Guorui Cai, Han Bing and Matthew Mayer，加州大學圣地亞哥分校納米工程系;Noah B. Schorr，桑迪亞國家實驗室電源研發(fā)部;蒂莫西&middot;n&middot;蘭伯特，桑迪亞國家實驗室光電與材料技術部;以及Sandia國家實驗室納米科學部的Katharine L. Harrison。通訊作者包括李維康，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程項目;陳崢，加州大學圣地亞哥分校納米工程系和可持續(xù)動力與能源中心材料科學與工程項目;加州大學圣地亞哥分校納米工程系和可持續(xù)動力與能源中心材料科學與工程項目Y. Shirley孟;以及芝加哥大學普利茲克分子工程學院。這項工作得到了桑迪亞國家實驗室實驗室指導研究與發(fā)展計劃(218253項目)的部分支持，桑迪亞國家實驗室是一個多任務實驗室，由桑迪亞國家技術和工程解決方案有限責任公司管理和運營，該公司是霍尼韋爾國際公司的全資子公司，根據合同DE-NA-0003525為美國能源部國家核安全管理局服務。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>