AI视频 | 耐冻电解液,让锂离子储能更“强健”

储能器件中，锂离子电容器功率特性优异、寿命超长，在低温场景中应用潜力巨大，但其独特的储能机制对电解液性能提出了更高要求。

在极地科考、深空探测等极端环境中，储能设备正面临着严峻的极寒考验。

传统锂离子电池在-20℃以下会出现“性能崩盘”，核心原因在于：电解液随温度下降而变得粘稠甚至凝固，锂离子在电极-电解液界面处的转移迟滞不断加剧，正负极间的离子传导效率大幅衰减，致使电池“罢工”。

因此，设计更适配的电解液，让储能器件在超低温下依然能够高效稳定工作，成为学界亟待攻克的难题。

近日，中国科学院电工研究所团队，提出了弱聚集结构的电解液设计新策略，让锂离子电容器在-100℃的极寒环境下实现有效放电。

电解液作为锂离子在正负极之间传输的桥梁，既要强化锂离子在自身体内的运动能力，又要保证在其与电极界面处的电荷传输顺畅稳定。因此，电解液性能提升的关键在于微观调控纳米级结构。

团队聚焦电解液微观结构的三组弱相互作用，实现了弱相互作用间的协同调控，使电解液内锂离子的溶剂化结构呈现弱聚集状态。

也就是说，在低温环境下，具有弱聚集微观结构的电解液，兼顾体相“流动性好”与界面“阻力小”的双重优势，能够助力提升器件性能。

研究团队基于电解液创新，制备出1100F的大容量锂离子电容器。该器件在-40℃低温环境下连续运行7个月后，容量保持率仍达97.9%，性能衰减幅度小。同时，该器件首次实现了-100℃极端低温条件下的有效放电，突破了锂离子电容器低温运行的技术瓶颈。

通过弱相互作用工程对电解液结构进行精细调控，或成为打开超低温储能之门的通用钥匙。

这一研究为极端环境下高性能储能器件的电解液设计提供了全新思路，有望推动极地科考、深空探测、高原作业等特殊场景中储能装备的升级换代。