新型电解质，让锂电池在零下60℃也能高效运行

新出版的《科学》杂志发表了电解质化学领域的一项重大突破:美国科学家首次使用液化气体替代电解质，使锂电池和超级电容器分别在零下60℃和零下80℃下高效运行。这项新技术不仅提高了电动汽车在寒冷的冬天一次充电的里程，还为无人机、卫星、星际探测器等提供电能。在高海拔和极度寒冷的环境中。

科学界普遍认为电解质是提高储能装置性能的最大瓶颈。液体电解质已经遇到了研究的限制，许多科学家现在都在关注固体电解质。然而，加州大学圣地亚哥分校可持续电力和能源中心及能源储存和转换实验室主任孟赢教授带领他的团队走向相反的方向，研究气体电解质并取得突破。这些气态电解质在一定压力下可以液化，并且更抗冻。

在新的研究中，他们从大量候选气体中选择了两种液化气体——氟甲烷和二氟甲烷，分别作为锂电池和超级电容器的电解液，使得锂电池的最低工作温度从-20℃延伸到-60℃，超级电容器的工作温度从-40℃延伸到-80℃。此外，在恢复到正常室温后，这些电解质仍能保持有效的工作状态。

除了创造低温工作的记录外，这些气态电解质还克服了锂电池中常见的热失控问题，并具有更多的安全优势。热失控是电池中热量的恶性循环。当电池工作时，温度会上升，一系列的化学反应会开始。这些反应产生的热量反过来会进一步加热电池，导致电池膨胀和毁坏。然而，当气态电解质高于室温时，它将启动自然关闭机制，这将使电池失去导电性并停止工作，从而防止电池过热。

最新的研究还克服了另一个挑战，锂电池的充放电寿命太短。锂金属被认为是最终的电极材料，因为它重量轻，能够储存更多的电荷。然而，锂会与传统电解质反应，在电极表面形成针状突起，这将使电池分离并导致短路，导致充电和放电时间过少。然而，新的电解质不会形成突起，因此大大延长了电池寿命。

研究人员表示，他们的下一步是实现锂电池在较低温度(零下100℃)下工作的目标，为火星探索甚至木星和土星等深空探索设备提供新的能源供应技术。