新型锂离子电池可耐极寒极热

加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发出了一种锂离子电池，这种电池在极寒和极热的温度下都表现良好，同时还能储存大量电能。本周《美国国家科学院院刊》发表的一篇论文描述了这种抗温度变化的电池。

加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院纳米工程教授、该研究的高级作者陈政表示，这种电池一次充电可以让寒冷气候下的电动汽车行驶更远；还可以减少对冷却系统的需求，以防止车辆电池组在炎热气候下过热。

在测试中，概念验证电池在-40和50下分别保留了87.5%和115.9%的电能容量。在这些温度下，它们还分别具有98.2%和98.7%的高库仑效率，这意味着电池可以在停止工作之前充放电更多次。

研究人员这次研发了一种更好的电解液，既耐寒又耐热，并且兼容高能阳极和阴极。电解质由混合有锂盐的二丁醚溶液制成。二丁醚的一个特点是其分子与锂离子的结合很弱。当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。

这种电解质的另一个特殊之处是它与锂硫电池兼容。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们有望实现更高的能量密度和更低的成本。而锂硫电池的阴极和阳极具有超强的反应性。在高温下，锂金属阳极容易形成针状结构，称为枝晶，可以刺穿电池的某些部分，导致电池短路。结果锂硫电池只能维持几十个循环。

丁基醚电解质即使在高温和低温下也能防止这些问题。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。研究小组还通过将硫阴极嫁接到聚合物上，设计了一种更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。

该团队表示，接下来的研究工作将包括扩展电池的化学成分，优化电池在更高温度下工作，并进一步延长循环寿命。记者张据

这种新开发的电解液可以说在一定程度上“拯救”了经典的锂硫电池。与传统锂离子电池正极使用的钴相比，硫的来源更丰富，安全问题更少。但在充放电过程中硫的体积被大大放大和缩小，可能导致电池损坏。这项新成果解决了循环寿命的问题，这种新电池每千克可以存储两倍于今天锂离子电池的能量，可以在不增加电池组重量的情况下使电动汽车的续航里程增加一倍。