氟液替代电解液 金石资源 王者归来

最新出版的《科学》杂志刊登了电解液化学研究领域的一项重大突破：美国科学家首次使用液化气取代电解液，分别让锂电池和超级电容器在零下60℃和零下80℃还能保持高效运行。新技术不仅提高了电动车在寒冷冬季单次充电的运行里程，还能为高空极冷环境下的无人机、卫星、星际探测器等提供电能。



在新研究中，他们从大量气体候选物中选出两种液化气——氟甲烷和二氟甲烷，分别制成锂电池和超级电容的电解质，使得锂电池的最低工作温度从零下20℃延伸到零下60℃，超级电容的工作温度从零下40℃延伸到零下80℃。而且，回到正常室温后，这些电解质仍能保持高效工作状态。



除了创造低温工作纪录，这些气态电解质还克服了锂电池中常见的热失控问题，更具安全优势。热失控是电池中的热量恶性循环，电池工作时温度会升高，启动一系列化学反应，这些反应产生的热量反过来进一步让电池变热，使电池膨胀而毁坏。但气态电解质在高于室温的环境下，会启动一种天然关闭机制，让电池失去导电性停止工作，从而防止电池过热。


最新研究还克服了锂电池充放电寿命太短的另一大挑战。因重量轻且能储存更多电荷，锂金属被公认为终极电极材料，但锂会与传统电解液发生反应，在电极表面形成针尖状突起，将电池分隔从而引起短路，造成充放电次数过少。而新电解质不会形成突起，延长了电池寿命。


研究人员表示，他们下一步要实现锂电池在更低温度下（零下100℃）工作的目标，为火星探测甚至木星和土星等深空探测装置提供全新供能技术。