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從清華大學獲悉，該校化學工程系劉凱課題組摒棄傳統(tǒng)電解液設(shè)計方式，研發(fā)出電場輔助超分子自組裝層技術(shù)。該技術(shù)仿佛給鋰電池穿上一個穿脫自如的智能防護衣，有望解決電動車冬季“趴窩”問題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學》雜志上。
鋰離子電池因壽命長、比容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，在市場上有廣泛應(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“凍”關(guān)機、電動車“趴窩”等現(xiàn)象時有發(fā)生。
論文第一作者、清華大學化學工程系博士后章偉立介紹，當電池需要工作時，“防護衣”會自動套在鋰電池表面，形成一層致密的保護膜，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。當電池不工作時，“防護衣”又能自動脫下，讓電池恢復(fù)到常規(guī)狀態(tài)。“在‘防護衣’作用下，鋰金屬電池在-79℃的低溫條件下仍可高效放電。”他說。
此外，該技術(shù)還將大大提升無人機性能。無人機等電動航空器對電池高比能、高功率和安全性提出了更高要求，特別是在嚴寒低溫環(huán)境下飛行時，容易出現(xiàn)電壓驟降、飛行動力不足，甚至墜機等情況。造成這些問題的“罪魁禍首”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，特別是當鋰離子從電解液到電極進行“跳躍”時阻力很大。
“電場輔助超分子自組裝層技術(shù)通過在電極表面上‘穿衣’，可以作為跳板，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。實驗數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)使無人機在-40℃也能高效飛行。”劉凱表示，這一技術(shù)突破為寒冷地區(qū)的綠色出行和低空經(jīng)濟發(fā)展注入了新動力。未來，隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，低溫鋰電池將廣泛應(yīng)用于更多領(lǐng)域，產(chǎn)生更大的社會和經(jīng)濟效益。
