“防护衣”保障锂电池79℃低温环境高效放电

记者23日从清华大学获悉，该校化学工程系刘凯课题组摒弃传统电解液设计方式，研发出电场辅助超分子自组装层技术。该技术仿佛给锂电池穿上一个穿脱自如的智能防护衣，有望解决电动车冬季“趴窝”问题。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《能源与环境科学》杂志上。

锂离子电池因寿命长、比容量大、无记忆效应等优点，在市场上有广泛应用。然而，其在低温下性能下降的问题一直未能彻底解决，导致冬天手机“冻”关机、电动车“趴窝”等现象时有发生。

论文第一作者、清华大学化学工程系博士后章伟立介绍，当电池需要工作时，“防护衣”会自动套在锂电池表面，形成一层致密的保护膜，不仅能防止电解液在高电压下分解，还能加速锂离子的传输，使电池在低温下也能高效工作。当电池不工作时，“防护衣”又能自动脱下，让电池恢复到常规状态。“在‘防护衣’作用下，锂金属电池在-79℃的低温条件下仍可高效放电。”他说。

此外，该技术还将大大提升无人机性能。无人机等电动航空器对电池高比能、高功率和安全性提出了更高要求，特别是在严寒低温环境下飞行时，容易出现电压骤降、飞行动力不足，甚至坠机等情况。造成这些问题的“罪魁祸首”是电解液。传统电解液低温下容易凝固，在电极之间的“穿梭”变得困难，特别是当锂离子从电解液到电极进行“跳跃”时阻力很大。

“电场辅助超分子自组装层技术通过在电极表面上‘穿衣’，可以作为跳板，辅助加速锂离子从电解液到电极的传递，从而提升锂电池在低温下的续航里程。实验数据表明，该技术使无人机在-40℃也能高效飞行。”刘凯表示，这一技术突破为寒冷地区的绿色出行和低空经济发展注入了新动力。未来，随着技术的进一步发展，低温锂电池将广泛应用于更多领域，产生更大的社会和经济效益。