科学家使用弱电解质键让锂金属电池在低温下更好地运转

了探究更具使用远景的锂电池，许多研讨团队已将目光放到了根据纯锂的金属阳极计划，而不是当时遍及选用的混合资料。一起为了霸占在低温下功能欠安的缺陷，该范畴的科学家们也现已取得了一些打破。比方加州大学圣迭戈分校（UCSD）的研讨团队，就依托电解质中的弱键，释放了锂金属电池在冰冷条件下的空前功能。

锂离子和电解质分子之间结合的模仿结构(来自：UCSD)

锂金属电池之所以被寄予厚望，是因为与当时一般的石墨 / 铜混合资料比较，纯锂金属阳极具有超卓的能量密度。

在巨大的差异面前，研讨人员将之描绘为一种“愿望资料”，而且希望成为未来打破能量密度瓶颈的一个要害。

作为在循环过程中于电池南北极间来回带着锂离子的溶液，电解质在一块电池中的重要性也是显而易见。

通常状况下，低温电池需求额定的加热体系。不过加州大学圣迭戈(UCSD)研讨团队正在开发的这种锂金属电池，却有望在极点低温下进行高效的充放电。

据悉，其意图是开宣布一种不会冻住的电解液，而且能够在低温下坚持锂离子在电极之间的流动性。

现在研讨团队正在测验两种类型的电解质，其间一种可与离子结实结合、另一种则要弱得多，从而验证哪种状况更适用于低温工况。

成果发现，在 -60℃(-76℉)环境下，选用结实结合电解质的这组试验电池仅能坚持两个循环，然后就中止了作业。

作为比照，选用弱结合电解质计划的电池，可在阅历 50 次充放电循环后，仍然坚持平稳的运转，且能够保存 76% 的原始容量。

假如将作业温度改成 -40℃(-40℉)，弱结合电解质计划的电池组更能保存初始容量的 84% 。

论文一作 John Holoubek 标明：“咱们发现锂离子与电解质之间的结合、以及离子在电解质中所占有的结构，与它们在低温下的体现有极大的相关”。

针对此类概念验证电池的进一步研讨标明，弱结合电解质能够让离子更均匀地堆积在电池阳极上，而强结合电解质则会导致块状和针状的堆积(枝晶)。

枝晶是改进锂电池功能的另一个重要公关方向，因其或许导致电池产生短路失效等严峻毛病。

研讨合著者 Zheng Chen 标明：“经过在原子层面了解锂离子和电解质的相互效果，不只能够提高锂电池的低温体现，还有助于避免枝晶的构成”。

展望未来，这种类型的设备有望在外层空间和深海勘探等范畴发挥重要的效果。有关这项研讨的概况，现已宣布在近来出书的《天然动力》(Nature Energy)期刊上。

原标题为《Tailoring electrolyte solvation for Li metal batteries cycled at ultra-low temperature》。