“防護衣”保障鋰電池79℃低溫環境高效放電

記者23日從清華大學獲悉，該校化學工程系劉凱課題組摒棄傳統電解液設計方式，研發出電場輔助超分子自組裝層技術。該技術仿佛給鋰電池穿上一個穿脫自如的智能防護衣，有望解決電動車冬季“趴窩”問題。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《能源與環境科學》雜志上。

鋰離子電池因壽命長、比容量大、無記憶效應等優點，在市場上有廣泛應用。然而，其在低溫下性能下降的問題一直未能徹底解決，導致冬天手機“凍”關機、電動車“趴窩”等現象時有發生。

論文第一作者、清華大學化學工程系博士后章偉立介紹，當電池需要工作時，“防護衣”會自動套在鋰電池表面，形成一層致密的保護膜，不僅能防止電解液在高電壓下分解，還能加速鋰離子的傳輸，使電池在低溫下也能高效工作。當電池不工作時，“防護衣”又能自動脫下，讓電池恢復到常規狀態。“在‘防護衣’作用下，鋰金屬電池在-79℃的低溫條件下仍可高效放電。”他說。

此外，該技術還將大大提升無人機性能。無人機等電動航空器對電池高比能、高功率和安全性提出了更高要求，特別是在嚴寒低溫環境下飛行時，容易出現電壓驟降、飛行動力不足，甚至墜機等情況。造成這些問題的“罪魁禍首”是電解液。傳統電解液低溫下容易凝固，在電極之間的“穿梭”變得困難，特別是當鋰離子從電解液到電極進行“跳躍”時阻力很大。

“電場輔助超分子自組裝層技術通過在電極表面上‘穿衣’，可以作為跳板，輔助加速鋰離子從電解液到電極的傳遞，從而提升鋰電池在低溫下的續航里程。實驗數據表明，該技術使無人機在-40℃也能高效飛行。”劉凱表示，這一技術突破為寒冷地區的綠色出行和低空經濟發展注入了新動力。未來，隨著技術的進一步發展，低溫鋰電池將廣泛應用于更多領域，產生更大的社會和經濟效益。