我国首度研发能在极低温度下运行的锂电池

　　近日，中国科学家开发出一种可在零下70摄氏度条件下使用的锂电池，未来有望在地球极寒地区甚至外太空使用，此项发表在最新一期美国能源学术期刊《焦耳》上。

　　中国复旦大学夏永姚团队开发的新电池采取凝固点低、可在极端低温条件下导电的乙酸乙酯作为电解液，并使用两种有机化合物作为电极，分别为PTPAn阴极和PNTCDA阳极。

　　电解液是离子在两个电极间移动的化学介质，但在低温条件下电解液和电极交界处的电化学反应难以持续。研究人员说，与传统锂电池使用的电极不同，这类电极使用的有机化合物不依赖“嵌入进程”，即不需要将锂离子嵌入到电极的分子矩阵中，避免了低温条件下嵌入进程变慢。

　　夏永姚说：“乙酸乙酯电解液和有机高分子电极让可充电电池在零下70摄氏度的极低温条件下工作。”传统锂电池在零下20摄氏度时性能只有其最优水平的50%,零下40摄氏度时只有最优水平的12%。俄罗斯和加拿大等极寒地区温度低于零下50摄氏度;在太空中，温度乃至低至零下157摄氏度。

　　“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到运用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

　　锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这类锂金属电池。

　　随着210世纪微电子技术的发展，小型化的设备日趋增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以运用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长时间使用成为可能。

　　锂锰电池一般有高于 .0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中。锂离子电池大量运用在、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的运用群体。

　　为了开发出性能更优良的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出史无前例的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物资同时也是电解液的溶剂。这类结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

　　但研究人员不能不承认，实现产品化面临的主要挑战是这类电池的单位质量能量比不上已商业化的锂电池，生产过程还需优化。尽管如此，夏永姚认为它具显著应用潜力。