近日，中國科學家開發(fā)出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池，未來有望在地球極寒地區(qū)甚至外太空使用，此項發(fā)表在最新一期美國能源學術期刊《焦耳》上。

　　中國復旦大學夏永姚團隊開發(fā)的新電池采用凝固點低、可在極端低溫條件下導電的乙酸乙酯作為電解液，并使用兩種有機化合物作為電極，分別為PTPAn陰極和PNTCDA陽極。

　　電解液是離子在兩個電極間移動的化學介質，但在低溫條件下電解液和電極交界處的電化學反應難以持續(xù)。研究人員說，與傳統(tǒng)鋰電池使用的電極不同，這種電極使用的有機化合物不依賴“嵌入過程”，即不需要將鋰離子嵌入到電極的分子矩陣中，避免了低溫條件下嵌入過程變慢。

　　夏永姚說：“乙酸乙酯電解液和有機高分子電極讓可充電電池在零下70攝氏度的極低溫條件下工作?！眰鹘y(tǒng)鋰電池在零下20攝氏度時性能只有其最優(yōu)水平的50%,零下40攝氏度時只有最優(yōu)水平的12%。俄羅斯和加拿大等極寒地區(qū)溫度低于零下50攝氏度;在太空中，溫度甚至低至零下157攝氏度。

　　“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

　　鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

　　隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。最早得以應用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。

　　鋰錳電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計算機、計算器、手表中。鋰離子電池大量應用在手機、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應用群體。

　　為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質同時也是電解液的溶劑。這種結構只有在非水溶液的電化學體系才會出現(xiàn)。所以，鋰電池的研究，也促進了非水體系電化學理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進行了聚合物薄膜電池的研究。

　　但研究人員不得不承認，實現(xiàn)產(chǎn)品化面臨的主要挑戰(zhàn)是這種電池的單位質量能量比不上已商業(yè)化的鋰電池，生產(chǎn)過程還需優(yōu)化。盡管如此，夏永姚認為它具顯著應用潛力。