破解鋰硫電池難題 新電解質讓鋰離子電池能耐極寒和酷熱
【化工儀器網 項目成果】近日，發改委等九部門共同印發《“十四五”可再生能源發展規劃》，內容提出，加強可再生能源前沿技術和核心技術裝備攻關，研發儲備鈉離子電池、液態金屬電池、固態鋰離子電池和鋰硫電池等高能量密度儲能技術。
鋰硫電池是鋰電池的一種，它是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池。單質硫在地球中儲量豐富，具有價格低廉、環境友好等特點。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，然而，一直以來，硫在充放電過程中體積的擴大縮小非常大，有可能導致電池損壞。
美國加州大學圣地亞哥分校工程師開發了一種更好的電解質，這種電解質既耐寒又耐熱，而且與高能陽極和陰極兼容。電解質由二丁醚與鋰鹽混合而成的溶液制成，其中，二丁基醚的一個特點是其分子與鋰離子的結合較弱，當電池運行時，電解質分子很容易釋放鋰離子。
二丁基醚電解質的另一個特別之處在于它與鋰硫電池兼容，即便是在高溫或低溫下，都能夠防止硫在充放電過程中體積的擴大縮小等問題。研究人員所測試的電池比典型的鋰硫電池具有更長的循環壽命，并且這種電解質還有助于改善陰極側和陽極側，同時提供高導電性和界面穩定性。
在測試中，概念驗證電池在-40℃和50℃下分別保留了87.5%和115.9%的電能容量。在這些溫度下，它們還分別具有98.2%和98.7%的高庫侖效率，這意味著電池在停止工作之前可進行更多的充電和放電循環。這種電池可讓寒冷氣候下的電動汽車一次充電就能行駛更遠；還可減少對冷卻系統的需求，以防止車輛的電池組在炎熱氣候下過熱。并且這種電池，每公斤存儲的能量是當今鋰離子電池的兩倍——這可使電動汽車的續航里程增加一倍，卻不會增加電池組的重量。
(資料來源：科技日報)
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