憑借這塊“抗凍液化電池” 特斯拉可以在-60℃奔跑

在剛剛過去的周末里，特斯拉公布了一個好消息：平價車型Model 3的動力電池已經(jīng)正式在內(nèi)華達州超級電池工廠Gigafactory 1投產(chǎn)，預計7月進行量產(chǎn)。

電池一直是電動汽車的核心技術，因此特斯拉也從未猶豫在其研發(fā)上砸錢，甚至在近期將其價格降低到了150美元/千瓦時。

不過，特斯拉的電池依舊有它的“阿喀琉斯之踵”。特斯拉在Model S的說明書中著重強調(diào)：

“請不要將Model S置于60°C(140°F)以上或零下30°C(-22°F)以下超過24小時。”

不過，在夏天高溫直射金屬車身、或者冬天大雪不慎掩埋汽車的時候，幾乎所有電動汽車廠商都需要面對極端溫度對電池的不利影響。

這一次，據(jù)媒體報道，加州圣迭戈大學的研究者們帶來的抗凍鋰電池，能夠讓我們在零下60°C里放心地開電動汽車了。

美國東部每年冬天的大雪——如果汽車要被掩埋在這樣的大雪里，你是不會選擇買電動汽車的。

初中物理就對我們講述過，電池的組成部分是正極、負極以及電解質(zhì)，而電解質(zhì)一直是提高電池性能的一大瓶頸。

在傳統(tǒng)電池中，我們多數(shù)見到的是液態(tài)電解質(zhì)：它們較為安全，同時成本低廉，適合大多數(shù)情況下的使用。但是對于科學家來說，液態(tài)電解質(zhì)的研究已經(jīng)達到了極限;不少人因此把目光轉向固態(tài)電解質(zhì)。

與此同時，孟穎教授(Prof. Shirley Meng)和她的研究團隊卻反其道而行之，使用氟甲烷和二氟甲烷液化氣制作鋰電池和超級電容器的電解質(zhì)，將這兩種設備的工作溫度分別降低至零下60°C和零下80°C。孟教授及其研究組的論文最近被發(fā)表在Science雜志上。

加州圣迭戈大學研究人員測試液化氣電解質(zhì)的研究人員

“液化氣電池”的優(yōu)點還不止低溫這一個：新型電解質(zhì)的使用也讓電池裝配了“自動開關”。如果電池溫度過熱，液化氣電解質(zhì)就無法再析出離子，從而將這個電池“關閉”，溫度下降時才能再次“開啟”。

否則，傳統(tǒng)電池中的“熱失控”效應會讓高溫帶來電池內(nèi)部更多的化學反應，從而使電池因過熱而膨脹、毀壞，甚至危及電池板上的“鄰居”。

這些電池的另外一個優(yōu)點是延長了傳統(tǒng)鋰電池的壽命。

研究人員表示，盡管鋰一直被認為是作為電池正極的最佳材料，但鋰金屬活性大，使新電解質(zhì)的開發(fā)成為了一個難題。

與傳統(tǒng)電解液反應的鋰金屬會在電極表面形成針尖狀突起，在電極上形成分隔，造成充放電次數(shù)過少;而新電解質(zhì)和鋰金屬的反應較少，并不會形成類似突起，因此延長電池壽命。

可是我并不會在零下60°C開車啊，這些鋰電池該給誰用呢?

盡管新型電池所涉及的低溫工作環(huán)境非常少見，孟教授依然對她的研究成果充滿信心。她表示，這些鋰電池不僅能夠讓電動汽車的使用者在極端溫度下更安心，還能夠在天空中“大展拳腳”。

“要想造出性價比更高的電動汽車，更優(yōu)秀的電池必不可少。當電池和超級電容的溫度適用范圍擴大時，它們能被應用于更多的新興市場中……

我認為我們這項‘不走尋常路’的研究能鼓舞更多科學家和研究者們進行這一領域的研究開發(fā)。”

 

NASA噴氣推進實驗室的兩位科學家們站在火星車原型中間。這些原型最終發(fā)展出了旅居者號、勇氣號、機遇號、好奇號等火星車。

文章的第一作者，博士后Cyrus Rustomji也表示：

“火星車的工作溫度非常低，現(xiàn)有的大部分電池都難以達到;而我們研發(fā)的新型電池能夠在不添加龐大、貴重的加熱設備時滿足其要求。”

研究人員信心滿滿地表示，他們下一步要實現(xiàn)鋰電池在更低溫度下(零下100°C)工作的目標，為火星探測，甚至木星、土星等深空探測裝置提供全新供能技術。