科學家利用弱電解質鍵讓鋰（lǐ）金屬電池在低溫下更好地運行

為了探索更具應用前景的鋰電池，許多研究團隊已將目光放到（dào）了（le）基於純鋰的金屬陽極方案，而不是當前（qián）普遍采用的混合材料（liào）。同（tóng）時為了攻克在低溫下性能（néng）不佳的缺點，該領域的科學家們也已經取得了一些突（tū）破。比如加州大（dà）學聖（shèng）迭戈分校（UCSD）的研究團隊，就依靠電解質中的弱鍵，釋放了鋰金屬電池在寒冷條件下的空前性能。

鋰離子和電解質分子之間結合的模擬（nǐ）結（jié）構（來自：UCSD）

鋰金屬電池之所以被（bèi）寄予厚望，是因為（wéi）與（yǔ）當前普通的石墨 / 銅混合材料（liào）相比，純鋰金屬陽極具有出色的能量（liàng）密度（dù）。

在巨大的差異麵前（qián），研究人員將（jiāng）之（zhī）描述為一種“夢想材料”，並且期望成為未來打破（pò）能量密度瓶頸的一個（gè）關（guān）鍵。

作為在循（xún）環過程中於（yú）電池兩極間（jiān）來回攜帶鋰離子的（de）溶液，電解質在一塊（kuài）電池中的重要性也是不（bú）言而喻。

通常情況下，低溫（wēn）電池需要額外的加熱係（xì）統。不過加州（zhōu）大學聖迭戈（UCSD）研究團（tuán）隊正在開發的這種（zhǒng）鋰金屬電池，卻有望在極端低溫下進行高效的充放電。

據悉，其目的是開（kāi）發出一種不會凍結的電解液，並且能夠在低溫下保持鋰離子在電極之（zhī）間的流動性（xìng）。

目前研究團隊正在嚐試兩種類型的（de）電解質，其中一種可與離子牢固結合、另一種則要（yào）弱得多，進（jìn）而驗證哪種情況更適用於低溫工（gōng）況。

結果發現，在 -60℃（-76℉）環（huán）境下，采用牢固結合電解質（zhì）的這組實驗電池僅能堅持兩個循環，而後就停止（zhǐ）了工作（zuò）。

作為對比，采用弱結合電（diàn）解質方案的電池，可在經曆 50 次充放電循（xún）環後，依然保持平穩的運行，且能夠保（bǎo）留 76% 的原始容量。

如果將工（gōng）作溫度改成 -40℃（-40℉），弱結合電解質方（fāng）案的電池組（zǔ）更能保留（liú）初始容（róng）量的 84% 。

論文一作 John Holoubek 表（biǎo）示：“茄子视频懂你更多發現鋰離子與電解（jiě）質之間的結（jié）合、以及離子在電解質中所占據的結構，與它們在（zài）低溫下的表現有極大的關聯”。

針對（duì）此類概念驗證電池的進一步研究表（biǎo）明，弱結合電解質能（néng）夠讓離子更均勻地沉積（jī）在電池陽（yáng）極上，而強結合電解（jiě）質則會導致塊狀和針狀的沉積（枝晶）。

枝晶是改（gǎi）善鋰電池性能的另一個重要公關方向，因其可能導致電池發生短路失效等（děng）嚴（yán）重故障（zhàng）。

研究合著者 Zheng Chen 表示：“通過在原子層麵了解鋰離子和電解（jiě）質的相互作用，不僅可以提升鋰電池的低溫表現，還有助於防止枝晶的形成”。