電解液添加劑可以提高鋰離子電池的溫度范圍。

一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，新的添加劑可以幫助鋰離子電池在更大的溫度范圍內(nèi)工作，這對(duì)電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)潛在的好處。

電動(dòng)汽車(chē)在極端的溫度下掙扎，這種溫度會(huì)降低電解質(zhì)溶液的性能，使鋰離子電池內(nèi)的負(fù)電極或陽(yáng)極與正電極或陰極之間的離子傳導(dǎo)。

大多數(shù)電解質(zhì)溶液的關(guān)鍵添加劑是碳酸乙烯酯，它有助于形成保護(hù)層，防止電解質(zhì)成分與陽(yáng)極相互作用時(shí)進(jìn)一步分解。然而，碳酸乙烯酯具有較高的熔點(diǎn)，這限制了其在低溫下的性能。

華盛頓州Richland的太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)家Wu Xu和他的同事們先前表明，他們可以通過(guò)用碳酸丙烯酯部分取代碳酸乙烯酯，并添加六氟磷酸銫來(lái)擴(kuò)大鋰離子電池的溫度范圍。然而，他們希望進(jìn)一步提高鋰離子電池的溫度范圍，以便在-40到60攝氏度的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)良好。

在這項(xiàng)新的研究中，Xu和他的同事們測(cè)試了五種電解質(zhì)添加劑在這個(gè)溫度范圍內(nèi)對(duì)鋰離子電池性能的影響。通過(guò)結(jié)合計(jì)算模型、幾十年的液體電解質(zhì)和添加劑的化學(xué)和電化學(xué)性能經(jīng)驗(yàn)以及試驗(yàn)和誤差，他們確定了三種化合物的最佳組合，并將其添加到以前的電解質(zhì)溶液中。

這種新的混合物導(dǎo)致在陽(yáng)極和陰極上形成高導(dǎo)電性、均勻且堅(jiān)固的保護(hù)層。在-40攝氏度時(shí)，含有這種混合物的電池在室溫下的放電性能達(dá)到67%。相比之下，常規(guī)鋰離子電池只有20%的放電容量，Xu說(shuō)。

通常，在電解質(zhì)中加入各種添加劑會(huì)在低溫下在正負(fù)電極上形成較厚的層，這對(duì)離子傳輸具有相當(dāng)?shù)牡挚沽?，“?dǎo)致極低的低溫放電性能，”Xu說(shuō)。我們的添加劑混合物仍然會(huì)在兩個(gè)電極上形成很薄的表面層，并且它們的電阻很低，不會(huì)隨著循環(huán)發(fā)生太大的變化。這是通過(guò)這些添加劑的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)的。”

新電池在25攝氏度下也顯示出長(zhǎng)期的循環(huán)穩(wěn)定性，在1000次循環(huán)后保持超過(guò)85%的原始容量。此外，Xu說(shuō)，在60攝氏度的溫度下，新電池在300次循環(huán)后保持了超過(guò)原始容量的60%，而傳統(tǒng)的鋰離子電池僅保持了原始容量的10%。

科學(xué)家們的目標(biāo)是在“實(shí)際測(cè)試條件下的商用鋰離子電池中驗(yàn)證這些結(jié)果，然后希望電池公司將在電動(dòng)汽車(chē)的電池系統(tǒng)中使用電解質(zhì)，”Xu說(shuō)。他還補(bǔ)充，他們還希望用電解液添加劑進(jìn)行試驗(yàn)，以改善電池性能的其他方面，例如提高充電速度和降低其可燃性。