電解液添加劑可以提高鋰離子電池的溫度范圍。

一項新的研究發(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，這對電動汽車是一個潛在的好處。

電動汽車在極端的溫度下掙扎，這種溫度會降低電解質(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)成分與陽極相互作用時進(jìn)一步分解。然而，碳酸乙烯酯具有較高的熔點，這限制了其在低溫下的性能。

華盛頓州Richland的太平洋西北國家實驗室的材料科學(xué)家Wu Xu和他的同事們先前表明，他們可以通過用碳酸丙烯酯部分取代碳酸乙烯酯，并添加六氟磷酸銫來擴(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。

在這項新的研究中，Xu和他的同事們測試了五種電解質(zhì)添加劑在這個溫度范圍內(nèi)對鋰離子電池性能的影響。通過結(jié)合計算模型、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)驗以及試驗和誤差，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)致在陽極和陰極上形成高導(dǎo)電性、均勻且堅固的保護(hù)層。在-40攝氏度時，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。

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

新電池在25攝氏度下也顯示出長期的循環(huán)穩(wěn)定性，在1000次循環(huán)后保持超過85%的原始容量。此外，Xu說，在60攝氏度的溫度下，新電池在300次循環(huán)后保持了超過原始容量的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“實際測試條件下的商用鋰離子電池中驗證這些結(jié)果，然后希望電池公司將在電動汽車的電池系統(tǒng)中使用電解質(zhì)，”Xu說。他還補充，他們還希望用電解液添加劑進(jìn)行試驗，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。