許多電動汽車的車主擔心他們的電池在非常寒冷的天氣里會失效。美國能源部阿貢國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室科學家開發了一種含氟電解質，即使在低于0℃的溫度下也能很好地發揮作用。研究成果發表在最近的《先進能源材料》上。

目前鋰離子電池主要問題在于液體電解質這個關鍵組件。在低溫下，含有碳酸鹽溶劑的電解質會開始凍結，失去將鋰離子輸送到陽極的能力，嚴重限制了在寒冷地區和季節充電的有效性。這其實是由于鋰離子在溶劑簇中緊密結合。因此，與在室溫下相比，這些離子需要更高的能量來排出其團簇并穿透界面層。

新研究可以定制電解質溶劑的原子結構，以設計適用于零下溫度的新電解質。該團隊分析了幾種含氟溶劑，并確定在零下溫度下從團簇中釋放鋰離子具有最低能量勢壘的成分。最終，團隊不僅發現了一種防凍電解液，其充電性能在-20℃時不會下降，而且還在原子水平上發現了它如此有效的原因——這取決于氟原子在每個溶劑分子中的位置及其數量。

在實驗室進行的電池測試中，該團隊的氟化電解質在-20℃條件下保持了400次充放電循環的穩定儲能容量。即使在零下的溫度下，其容量也相當于室溫下使用傳統碳酸鹽基電解質的電池的容量。

此外，該防凍電解質具有額外的特性。它比目前使用的碳酸鹽基電解質安全得多，因為它不會著火。

這種低溫電解質有望用于電動汽車中的電池，以及電網和消費電子產品（如計算機和手機）。

作者：張夢然 來源：科技日報 責任編輯：jianping