中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：那些不看好電動(dòng)汽車(chē)的人，常為其冠以“移動(dòng)炸彈”這樣的稱(chēng)號(hào)。的確，電動(dòng)汽車(chē)搭載的動(dòng)力電池大多都是鋰離子電池，其熱穩(wěn)定性較差，如果沒(méi)有良好的電控系統(tǒng)，那將成為道路上極大的安全隱患。除了電動(dòng)汽車(chē)以外，消費(fèi)電子產(chǎn)品所使用的鋰電池同樣有易燃特性，雖然出廠(chǎng)前已經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)，但諸如手機(jī)電池爆炸之類(lèi)的新聞還是經(jīng)常見(jiàn)諸報(bào)端。
近日，來(lái)自美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校( UNC Chapel Hill)的研究人員，在試驗(yàn)一種叫做全氟聚醚(Perfluoropolyether)的聚合物時(shí)，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)能夠與鋰鹽溶解，這意味著可以在電池中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的特性。研究人員Dominica Wong解釋?zhuān)骸按蠖鄶?shù)的聚合物不會(huì)與鹽類(lèi)溶解，但這種物質(zhì)可以。”最關(guān)鍵的是，它沒(méi)有易燃性。
全氟聚醚，簡(jiǎn)稱(chēng)PEPE，是一種常溫下呈液體的聚合物，幾十年來(lái)都被用作太空機(jī)械元件的潤(rùn)滑劑，具有極好的熱、氧化穩(wěn)定性。為什么說(shuō)PEPE聚合物能夠大大提高鋰電池的熱穩(wěn)定性呢?這得先來(lái)簡(jiǎn)單了解下鋰電池的放電原理，即鋰離子從負(fù)極移向正極。然而手機(jī)、筆記本以及電動(dòng)汽車(chē)上的電池除了放電還要進(jìn)行充電，所以還需要電解質(zhì)才行。在鋰電池中，電解質(zhì)一般都是富離子的聚酸二乙酯(DMC)。
鋰電池之所以不穩(wěn)定，原因就在于DMC，這種物質(zhì)即便在常溫下也易燃。研究小組的負(fù)責(zé)人Joseph DeSimone直接表示：“它們(DMC)就是汽油的近親。”所以，電動(dòng)汽車(chē)在遭受撞擊時(shí)，即便起火點(diǎn)不在電池，那么電池也很容易被引燃，從而讓整臺(tái)車(chē)成為一個(gè)“反應(yīng)堆”。所以，如果能讓PEPE代替DMC成為電解質(zhì)，理論上電池的穩(wěn)定性會(huì)大大提高。事實(shí)上，DeSimone的團(tuán)隊(duì)確實(shí)做到了。他們把PEPE與DMC進(jìn)行了融合，共同作為鋰電池的電解質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不僅電池的熱穩(wěn)定性大大提高，同時(shí)導(dǎo)電效率也大大提升。
例如，Tesla Model S所采用的18650電池的離子遷移數(shù)一般為0.2，而以PEPE做電解質(zhì)的電池在這個(gè)指標(biāo)上則可以達(dá)到0.91。簡(jiǎn)單說(shuō)明下這其中的道理：離子遷移數(shù)是衡量電解質(zhì)性能的參數(shù)之一，該數(shù)值越接近1.0，說(shuō)明鋰電池的比能量和比功率越高?？傊?.91對(duì)比0.2，說(shuō)明PEPE做電解質(zhì)的鋰電池在導(dǎo)電效率上是近乎完美的。
DeSimone還特意拿鋰-空氣電池來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。作為鋰離子電池中能量密度最高的一種電池，鋰-空氣電池有一個(gè)瑕疵就是普通電解質(zhì)與氧氣并不兼容，而PEPE很有可能幫助解決這一問(wèn)題。這樣一來(lái)，能量密度與汽油同一水平的鋰-空氣電池離它的實(shí)用化將更進(jìn)一步。關(guān)于這種電池的技術(shù)原理，讀者可以參照我們之前的一篇文章。
那么PEPE電解質(zhì)的電池在熱穩(wěn)定性上究竟有怎樣的表現(xiàn)呢?研究人員對(duì)其進(jìn)行的測(cè)試表明：這種電池能夠承受-90℃至200℃的溫度區(qū)間。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，這樣的表現(xiàn)綽綽有余。而一般的鋰離子電池的溫度承受范圍是-20℃至60℃，并且隨著溫度過(guò)低、過(guò)高，其導(dǎo)電能力會(huì)大打折扣。
雖然離商用還有很長(zhǎng)一段距離，但PEPE電解質(zhì)電池至少向我們證明了一點(diǎn)：電動(dòng)汽車(chē)的電池?zé)岱€(wěn)定性和導(dǎo)電性能，是可以完全可以找到解決方案的。
