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儀器網(wǎng) 材料化工】隨著
電子產(chǎn)品的不斷迭代更新,電池作為各類電子設備的核心功能硬件,對于產(chǎn)品的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響,其中,以鋰電池為代表的產(chǎn)品,更因為現(xiàn)代社會對于電子產(chǎn)品的高度依賴,而成為了影響科技建設的關鍵。也正因如此,鋰電池在助力科技發(fā)展的同時,也一度因為自身技術瓶頸的原因,成為了現(xiàn)代科技面臨的一個
能源方面的重要問題。
盡管與其他電池相比,鋰離子電池在能量密度、低自放電率、輸出功率、穩(wěn)定性、充放電壽命、工作溫度范圍上有著優(yōu)秀的表現(xiàn),但在實際使用的過程中,仍然會遇到捉襟見肘的情況。尤其是在工作溫度這塊,盡管鋰電池的期望工作溫度范圍達到了-30~+45℃,但實際上,當鋰電池處于低溫環(huán)境時,電池的充放電效率會大幅度下降,輸出功率也會因此變得不穩(wěn)定,而當處于高溫環(huán)境時,電池又會因為環(huán)境溫度過高,而出現(xiàn)性能下降的情況,給人一種能用但不好用的體驗。這一點在電動汽車領域體現(xiàn)的尤為明顯。大家可以想象一下,如果電動汽車在高低溫環(huán)境下,因為電池工作狀態(tài)原因陷入停電狀態(tài)會變成怎樣一種體驗。因此解決鋰電池穩(wěn)定工作溫度范圍是個重要的發(fā)展。
其中的關鍵或許在電解液上。電解液作為帶動鋰離子流動的載體,對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等至關重要,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的舉證,對鋰電池的運行和安全性具有舉足輕重的作用。同時也是電池中技術壁壘最高的環(huán)節(jié)之一。
低溫下鋰電池無法正常工作,主要是因為含有碳酸鹽溶劑的電解液處于低溫環(huán)境時會開始凍結,從而失去了輸送鋰離子的能力,換言之,如果能讓電解液在低溫環(huán)境時仍然處于穩(wěn)定的“流動狀態(tài),低溫工作的難題就迎刃而解了。
而就在最近,美國能源部阿貢國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室科學家開發(fā)了一種含氟電解質或許能給鋰電池發(fā)展帶來新的突破。團隊通過電池測試證明,這種含氟電解質在滿足電解質高純度、低分子量、低毒性、在非水溶劑可以完全溶解和解離、較好的熱穩(wěn)定性、在溶劑中強的化學穩(wěn)定性、具有寬的電化學穩(wěn)定性等基本要求的同時,能夠在-20℃條件下保持400次充放電循環(huán),并且還能降低電解質著火的風險,真正意義上讓電池做到“無懼嚴寒”,更符合電動汽車的發(fā)展需求以及一些極端溫度地區(qū)電子產(chǎn)品穩(wěn)定工作的需求。
不過與此同時,如果這種電池真的發(fā)展起來并投入使用,針對電池的回收難題也會隨之增加,因此距離四季使用鋰電池,或許還有許多細節(jié)需要進一步的優(yōu)化與研究。
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