來自中國的一組研究人員最近發佈了一種全氣候電解質，旨在提高鋰電池在各種環境下的性能。來自上海和天津的科學家報告指出，使用這種新型氫氟碳化物電解質製造的電池在室溫下的能量密度比傳統設計高出兩倍以上。除了效率的提升，研究團隊表示，這種化學成分在極端環境中依然穩定，電池在低至零下 94 華氏度的溫度下仍能有效運行。這一發展為長效、更具韌性的電池開辟了潛在的道路，特別適合電動車和其他高需求應用，因為在壓力下的能量密度和可靠性至關重要。
根據上個月發佈於《自然》期刊的一項研究，研究人員詳細說明了氫氟碳化物電解質如何幫助克服電池功率和能量密度的長期限制。團隊發現，在相同的電池質量下，室溫下的能量存儲能力可比傳統設計提高兩到三倍。這表明，朝著更高效鋰電池的可行途徑正在形成，這對電動車、電網儲能和其他高需求應用具有重要意義，據《南華早報》報導。
這項進展可能顯著延長電動車的行駛距離，科學家指出，行駛距離可能從約 310 至 370 英里增加到約 620 英里，僅需一次充電。除了電動車，這項技術還可能提升智能手機、無人機、機器人甚至太空船等設備的性能，特別是在傳統電池表現不佳的極寒環境中。
任何電池的核心是電解質，這是一種化學介質，允許離子在正負電極之間移動。數十年來，大多數鋰電池電解質依賴於氧和氮基化合物，因為它們能有效溶解鋰鹽。然而，這些材料存在限制，因為在壓力下它們的電荷轉移效率不高，這可能會減慢充電，降低寒冷條件下的性能，並在某些情況下提高安全隱患。
研究團隊隸屬於南開大學和中國航天科技集團公司下的上海航天動力研究院，開發了氟基電解質，用於鋰金屬電池，這些電解質具有較低的粘度、改善的穩定性和在寒冷條件下增強的性能。使用他們的一種氫、氟和碳基電解質，研究人員製造的鋰金屬包裝電池在室溫下的能量密度超過 700 瓦時每磅，而在零下 58 華氏度時約為 400 瓦時每磅。相比之下，傳統鋰電池在室溫下約為 136 瓦時每磅，在零下 4 華氏度時降至約 68 瓦時每磅。
研究人員報告指出，即使在零下 94 華氏度時，他們的氟基電解質仍保持高效率和穩定的充放電循環。儘管在室溫和極低溫度下的性能優異，團隊強調電解質在高溫下的穩定性仍需改善。提高電解質的沸點可能為真正的全氣候應用鋪平道路，使這項技術能夠在更廣泛的環境中實現可行性。
