科學家利用弱電解質鍵讓鋰金屬電池在低溫下更好地運（yùn）行

為了（le）探索更具應用前景（jǐng）的鋰電池，許多研究團隊已將目光放到了基於純鋰的金屬陽極方案，而不是當前普（pǔ）遍采用的混合材（cái）料。同時為了攻克（kè）在低溫下性能不佳的缺點，該領域的（de）科學家們也已經（jīng）取得了一些突破。比如加州（zhōu）大學聖迭戈分校（UCSD）的研究團隊，就依靠電解質中的弱鍵，釋（shì）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（zǐ）之（zhī）間結合的模（mó）擬結構（來自：UCSD）

鋰金屬電（diàn）池之所以被寄予厚望，是因（yīn）為與當前普通的石墨 / 銅混合材（cái）料相比，純鋰金屬陽（yáng）極具（jù）有（yǒu）出色的能量（liàng）密度。

在巨大的差異（yì）麵前，研究人員將之描（miáo）述為一種“夢想材料”，並（bìng）且期望成為未來打（dǎ）破能量密度瓶頸（jǐng）的（de）一個關鍵。

作為在循環（huán）過程中於電池兩極間來回（huí）攜帶鋰離（lí）子的溶液，電解質在一塊電池中的重要性也是不言而（ér）喻。

通常（cháng）情況下，低（dī）溫電池需要額外的加熱係統。不過加州大學聖迭戈（UCSD）研究團隊正在開發的這種鋰金屬電池（chí），卻有望在極端低（dī）溫下進行高效的充放電。

據悉，其目的是開發出一（yī）種（zhǒng）不會凍結的電解液，並且能夠在（zài）低溫下保持鋰離子在電極之間的流動性。

目前研究團（tuán）隊正在嚐試兩種類型（xíng）的電（diàn）解質，其中一種可與離子牢固結合、另一種（zhǒng）則要弱得多，進而（ér）驗證哪種情況更適用於低（dī）溫工況。

結果（guǒ）發現，在 -60℃（-76℉）環境下，采用牢固結合電解質的這組實（shí）驗電池僅能堅持（chí）兩（liǎng）個循環，而後就停止了工作。

作為對比，采用弱結合電解質方（fāng）案的電池，可在（zài）經曆 50 次充放電循環後，依然保持平穩的（de）運行，且（qiě）能夠保留（liú） 76% 的原始容量。

如果將工作溫度改成 -40℃（-40℉），弱結合電解質方案的電（diàn）池組更能保留初始容量的 84% 。

論（lùn）文一作 John Holoubek 表示（shì）：“茄子视频懂你更多發現鋰離子與電解質之間的結合、以及離子（zǐ）在電解質中所占據的（de）結構，與它們在低溫下的表現有極大的關聯”。

針對此類概念驗（yàn）證電池的進一步研究（jiū）表明，弱結合電解質能夠讓離子更均勻地沉積在（zài）電池陽極（jí）上，而強結合電解質則會導致塊狀和針（zhēn）狀的沉積（枝晶）。

枝晶（jīng）是（shì）改善鋰電池性（xìng）能的另一個重要公關（guān）方向，因其可能導致電池發生短路失效等嚴（yán）重故障。

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