由于低溫會造成鋰離子活性降低，影響鋰電池容量，如何讓鋰電池在低溫環(huán)境下正常工作一直是研究人員關注的重點。

據(jù)英國《每日郵報》消息，近日，復旦大學的研究人員開發(fā)出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池，有望應用于地球極寒地區(qū)甚至外太空。研究成果發(fā)表在最新一期美國能源學術期刊《焦耳》上。

該電池采用凝固點低、可在極端低溫條件下導電的乙酸乙酯作為電解液，并使用兩種有機化合物作為電極，分別為PTPAn陰極和PNTCDA陽極。

正極、負極、電解液和隔膜是鋰電池的基本組成要素。其中，電解液是離子在兩個電極間移動的化學介質(zhì)，低溫會影響電解液和電極間的電化學反應，進而影響電池性能。

“乙酸乙酯電解液和有機高分子電極讓可充電電池在零下70攝氏度的極低溫條件下工作。”研究項目負責人、復旦大學化學系教授夏永姚在采訪時說。與傳統(tǒng)鋰電池使用的電極不同，這種電極使用的有機化合物不依賴“嵌入過程”，即不需要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中，避免了低溫條件下嵌入過程變慢。

乙酸乙酯的冰點為零下83.6攝氏度，可以在低溫環(huán)境下滿足電池電化學反應需要。

研究顯示，傳統(tǒng)鋰電池在零下20攝氏度時性能只有其最優(yōu)水平的50%，零下40攝氏度時只有最優(yōu)水平的12%。在加拿大和俄羅斯的部分地區(qū)，環(huán)境溫度可達零下50攝氏度左右。

夏永姚表示，相比傳統(tǒng)鋰電池的電極材料，新電池的材料充足、便宜且環(huán)保。研究團隊預計，該種材料的價格只有前者的約1/3。

“盡管與其他已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)的鋰電池相比，這種電池的能量密度比較低，但是在特殊環(huán)境下，仍然具有極大的發(fā)展?jié)摿?。”夏永姚說。

研究人員表示，能量密度低將是該電池產(chǎn)品化過程中的主要挑戰(zhàn)，下一步將對電池的生產(chǎn)過程進行進一步優(yōu)化。

此前，研究人員曾經(jīng)嘗試通過給鋰電池加裝外部加熱裝置，或使用液化氣體電解液來幫助其在低溫環(huán)境下維持正常性能。去年8月，北京理工大學研究團隊曾與多家國內(nèi)外電池企業(yè)合作，開發(fā)出了超低溫區(qū)域帶自加熱技術的鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品，以應對冬季奧運會期間張家口地區(qū)的嚴寒條件。

北京理工大學教授孫逢春介紹，該技術通過物理方法解決電池低溫問題，在零下30攝氏度時可通過自加熱的方式，在幾十秒內(nèi)使電池溫度上升到0攝氏度以上，從而激活動力電池的正常應用。該電池系統(tǒng)比能量可達170Wh/kg，系統(tǒng)可靠性試驗已經(jīng)完成累計切斷次數(shù)超過5000次。