【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在極地科考、深空探測(cè)等極端環(huán)境下，鋰離子電池等儲(chǔ)能設(shè)備的耐低溫性能面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)鋰離子電池在-20℃以下環(huán)境中，易出現(xiàn)電解液粘度增大、離子電導(dǎo)率下降、界面電荷傳輸阻抗劇增等問(wèn)題，致使電池性能快速衰減甚至失效。因此，在極低溫條件下同步實(shí)現(xiàn)體相離子高效傳輸與穩(wěn)定界面動(dòng)力學(xué)，已成為低溫儲(chǔ)能器件領(lǐng)域亟待攻克的核心難題。
 

　　近日，電工研究所馬衍偉團(tuán)隊(duì)成功研制出可在-100℃極低溫環(huán)境下工作的鋰離子電容器，刷新了該類(lèi)器件低溫運(yùn)行的紀(jì)錄。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)從電解液溶劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與偶極弱相互作用調(diào)控入手，提出了新型低溫電解液設(shè)計(jì)策略。通過(guò)在溶劑分子中引入具有強(qiáng)吸電子效應(yīng)的氟代基團(tuán)(-CF3)，打破傳統(tǒng)電解液中剛性的溶劑化殼層，構(gòu)建出獨(dú)特的溶劑-陰離子共配位弱聚集結(jié)構(gòu)(AGG-w)低溫電解液。該弱聚集電解液在低溫下不僅保持了高離子電導(dǎo)率、低黏度與寬液程等優(yōu)異體相性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低阻抗、快速傳遞的穩(wěn)定界面動(dòng)力學(xué)特性?；谠撔滦偷蜏仉娊庖褐苽涞?100 F鋰離子電容器，成功實(shí)現(xiàn)-100℃極低溫環(huán)境下的穩(wěn)定放電。
 

　　該研究不僅突破了鋰離子電容器在極寒環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸，也為面向極端環(huán)境的高性能電化學(xué)體系開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)深空探測(cè)與極地戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。
 

　　該研究工作聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院共同完成，相關(guān)成果發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte　Chemie　International　Edition)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金的支持。