我国科学家突破锂离子电容器-100℃极端低温运行纪录
IT之家 3 月 26 日消息,在极地科考、深空探测等极端环境下,锂离子电池等储能设备的耐低温性能面临严峻挑战。
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传统锂离子电池在-20℃ 以下环境中,易出现电解液粘度增大、离子电导率下降、界面电荷传输阻抗剧增等问题,致使电池性能快速衰减甚至失效。因此,在极低温条件下同步实现体相离子高效传输与稳定界面动力学,已成为低温储能器件领域亟待攻克的核心难题。
中国科学院电工研究所马衍伟团队成功研制出可在 -100℃ 极低温环境下工作的锂离子电容器,刷新了该类器件低温运行纪录。相关成果于 3 月 18 日在《德国应用化学》发表。

▲ 可在 -100℃ 极低温环境工作的锂离子电容器
研究团队从电解液溶剂的分子结构设计与偶极弱相互作用调控入手,提出了新型低温电解液设计策略。通过在溶剂分子中引入具有强吸电子效应的氟代基团(-CF3),打破传统电解液中刚性溶剂化壳层,构建出独特的溶剂 — 阴离子共配位弱聚集结构(AGG-w)低温电解液。
该弱聚集电解液在低温下不仅保持了高离子电导率、低黏度与宽液程等优异体相性能,同时实现了低阻抗、快速传递的稳定界面动力学特性。基于该新型低温电解液制备的 1100 F 锂离子电容器,成功实现-100℃ 极低温环境下的稳定放电。
这项研究不仅突破了锂离子电容器在极寒环境下的应用瓶颈,也为面向极端环境的高性能电化学体系开发奠定了理论基础,对我国深空探测与极地战略实施具有重要意义。
该研究联合中国科学院长春应用化学研究所、清华大学深圳国际研究生院共同完成。
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