コールドシャットダウンの心配がなく、新しいリチウム電池のコールド環境も効率的に動作できます

科学誌の最新版に掲載された電解化学の分野における大きな進歩は、アメリカの科学者が電解質の代わりに初めて液化ガスを使用し、リチウム電池とスーパーキャパシタがマイナス60°で効率的に動作できるようにしたことです。それぞれCおよびマイナス80°C。この新技術は、寒い冬のシングルチャージ電気自動車の走行距離を向上させるだけでなく、極寒の環境でドローン、衛星、星間検出器に電力を供給します。

科学界は一般に、電解質がエネルギー貯蔵装置の性能を改善するための最大のボトルネックであると信じています。液体電解質はすでに研究の限界にあり、多くの科学者は現在固体電解質に焦点を合わせています。しかし、カリフォルニア大学サンディエゴ校の持続可能な電気エネルギーセンターおよびエネルギー貯蔵および変換研究所の所長であるMengying教授は、ガス状電解質を研究し、画期的な進歩を遂げて、チームを反対方向に導きました。これらの気体電解質は、特定の圧力下で液体になる可能性があり、凍結に対してより耐性があります。

新しい研究では、リチウム電池とスーパーキャパシターの電解質を作るために、多数のガス候補からフルオロメタンとジフルオロメタンの2つの液化ガスを選択し、リチウム電池の最低動作温度がマイナス20°Cから伸びるようにしました。 。マイナス60°Cでは、スーパーキャパシタの動作温度はマイナス40°Cからマイナス80°Cに広がります。さらに、これらの電解質は、通常の室温に戻った後も効率的な動作状態を維持します。

これらのガス状電解質は、低温作業記録を作成するだけでなく、リチウム電池の一般的な熱暴走の問題を克服し、より安全な利点があります。熱の暴走は、バッテリー内の悪循環です。バッテリーが作動すると、温度が上昇し、一連の化学反応が開始されます。これらの反応によって生成された熱は、バッテリーをさらに加熱し、バッテリーを膨張させて破壊させます。しかし、ガス状電解質は、室温を超える温度で、自然なシャットダウンメカニズムをアクティブにして、バッテリーの導電率を失い、動作を停止させて、バッテリーの過熱を防ぎます。

最新の研究は、リチウム電池の寿命が短いという別の課題も克服しました。リチウム金属は軽量でより多くの電荷を蓄えることができるため、究極の電極材料として認識されていますが、リチウムは従来の電解質と反応して電極の表面に針状の突起を形成し、バッテリーを分離して短絡を引き起こします。充電と放電の数で。少なすぎる。新しい電解液は突起を形成せず、バッテリーの寿命を大幅に延ばします。

研究者たちは、次のステップは、より低い温度（マイナス100°C）で動作するリチウム電池の目標を達成し、火星や木星や土星などの深宇宙探査機に新しい技術を提供することだと言います。

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