陳根：低温環境下電池性能，或得到有效提升_風聞

文|陳根

電池是新能源汽車的主要動力來源。隨着新能源汽車行業的迅速發展，其潛在的一些問題也開始顯現。比如電動汽車在低温環境中運行時，其動力電池的可用能量和功率衰減較為嚴重，且長期低温環境會加速電池的老化，縮短使用壽命。

**拿常見的乾性鋰離子電池來説，其在低温環境下不僅充電比較困難，而且充電時負極表面易堆積形成金屬鋰。**鋰枝晶的生長會刺穿電池隔膜，造成電池內部短路。這不僅容易對電池造成永久性損傷，還會誘發電池熱失控，導致其安全性能大大降低。

近日，香港大學的研究人員基於水性電池在低温環境下的放電速率比非水性電池好的特性，提出從相圖、離子擴散率和氧化還原反應三個方面，設計出低温非水性電池的最佳水溶液電解質元素，以解決低温環境下產生的電池問題。

目前，低温水溶液電池面對的主要挑戰是電解質凍結、離子擴散緩慢、電子轉移遲緩，這些參數與電池中使用的低温水基電解質的物理化學特性密切相關。因此，研究水溶液電解質隨温度變化的物理化學特性，對指導低温水溶液電解質（LT-AEs）的設計非常重要。

研究人員通過實驗以及以往的報告，掌握了各種關於LT-AEs的性能信息。**他們還考察了LT-AEs的導電性與温度、電解質濃度和電荷載體的關係，系統地報告了LT-AEs的平衡和非平衡相圖，瞭解了電解質相在不同温度下的變化規律。**這對於開發出理想的防凍水電解質十分重要。

理想的防凍水電解質不僅應該表現出低冰點温度Tm，還應該擁有強大的過冷能力，即液體電解質介質在低於冰點温度時甚至仍可保持液體狀態，實現超低温下的離子傳輸。而降低擴散激活能，優化電解質濃度，選擇具有低水合半徑的電荷載體，以及設計協同擴散機制，是改善LT-AEs離子傳導性的有效策略。

因此，研究人員通過降低發生離子轉移所需的能量，調整電解質的濃度，選擇某些能促進快速氧化還原反應速率的電荷載體，大幅改善了LT-AE的電荷傳導性。目前，相關成果已發表在《納米研究能源》雜誌上。