科学家研究含氟电解质工作原理提高电池低温性能

　　

　　在电动汽车（EV）领域，最重要的挑战之一是锂离子电池在寒冷天气中的性能。然而，美国阿贡国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家最近的进步使我们离解决这个问题又近了一步。

　　寒冷天气的问题

　　

　　锂离子电池是大多数电动汽车的电源，它有一个液体电解质，可以在电池的两个电极之间传输离子，使其能够充电和放电。然而，这种液体电解质在零度以下的温度下开始冻结，严重限制了电池在寒冷地区和季节的充电效率。

　　一个新的解决方案

　　

　　为了解决这个问题，科学家团队开发了一种新的含氟电解质。这种新的电解质即使在零度以下的温度下也表现良好，保持了较高的电池充电性能。该团队的氟化电解质在零下20摄氏度下保持了400个充放电循环的稳定能量储存能力，与室温下含有传统碳酸盐基电解质的电池相当。

　　背后的科学

　　这些科学家研究了几种含氟溶剂，并确定了在零度以下温度下从簇中释放锂离子的能量屏障最低的组合物。这种组合物的有效性取决于氟原子在每个溶剂分子中的位置及其数量。

　　安全和未来应用

　　

　　这种新电解质的另一个优势是它的安全性。与目前使用的碳酸盐基电解质不同，这种新的电解质不会着火，使其成为电动汽车更安全的选择。该团队现在正在寻找一个工业合作伙伴，以使这种新的电解质适应他们的锂离子电池设计并进行应用。

　　这一突破不仅会对电动汽车产生深远的影响，还会对电网和计算机和手机等消费电子产品的能源存储产生深远的影响。随着电动汽车革命的继续，像这样的进步对于应对随之而来的挑战至关重要。

　　研发团队见解

　　

　　阿贡国家实验室化学科学和工程部门的高级化学家兼组长John Zhang博士（Zhengcheng Zhang）领导了这项研究。他说：“我们的团队不仅发现了一种防冻电解质，其充电性能在零下4华氏度（摄氏度）时不会下降，我们还在原子水平上发现了它如此有效的原因。”

　　这项研究是在开发低温使用电池技术方面向前迈出的重要一步。它不仅解决了电动汽车行业的重大挑战，还为该领域的未来创新铺平了道路。随着对电动汽车的需求持续增长，对电池技术进步的需求也在增长。

　　今天的内燃机与100年前的发动机没有什么共同特征，除了四冲程发动机的基本前提，可以通过这个短语简化为基本要素——吸气、压缩、燃烧、吹气。今天，电池技术正在迅速发展，这要归功于世界各地成千上万的研究人员。

　　我们唯一可以相对确定的是，十年后使用的电池将与今天的电池不同，就像晶体管来自真空电子管一样。电动汽车革命才刚刚开始，接下来会发生的技术变革令人期待。

　　论文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202204182

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