中國儲能網(wǎng)訊：那些不看好電動汽車的人，常為其冠以“移動炸彈”這樣的稱號。的確，電動汽車搭載的動力電池大多都是鋰離子電池，其熱穩(wěn)定性較差，如果沒有良好的電控系統(tǒng)，那將成為道路上極大的安全隱患。除了電動汽車以外，消費電子產(chǎn)品所使用的鋰電池同樣有易燃特性，雖然出廠前已經(jīng)過安全檢測，但諸如手機電池爆炸之類的新聞還是經(jīng)常見諸報端。
近日，來自美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校（ UNC Chapel Hill）的研究人員，在試驗一種叫做全氟聚醚（Perfluoropolyether）的聚合物時，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現(xiàn)導(dǎo)電的特性。研究人員Dominica Wong解釋：“大多數(shù)的聚合物不會與鹽類溶解，但這種物質(zhì)可以。”最關(guān)鍵的是，它沒有易燃性。
全氟聚醚，簡稱PFPE，是一種常溫下呈液體的聚合物，幾十年來都被用作太空機械元件的潤滑劑，具有極好的熱、氧化穩(wěn)定性。為什么說PFPE聚合物能夠大大提高鋰電池的熱穩(wěn)定性呢？這得先來簡單了解下鋰電池的放電原理，即鋰離子從負極移向正極。然而手機、筆記本以及電動汽車上的電池除了放電還要進行充電，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。研究小組的負責人Joseph DeSimone直接表示：“它們（DMC）就是汽油的近親?！彼裕妱悠囋谠馐茏矒魰r，即便起火點不在電池，那么電池也很容易被引燃，從而讓整臺車成為一個“反應(yīng)堆”。所以，如果能讓PFPE代替DMC成為電解質(zhì)，理論上電池的穩(wěn)定性會大大提高。事實上，DeSimone的團隊確實做到了。他們把PFPE與DMC進行了融合，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PFPE做電解質(zhì)的電池在這個指標上則可以達到0.91。簡單說明下這其中的道理：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，說明鋰電池的比能量和比功率越高?？傊?.91對比0.2，說明PFPE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-空氣電池來說明問題。作為鋰離子電池中能量密度最高的一種電池，鋰-空氣電池有一個瑕疵就是普通電解質(zhì)與氧氣并不兼容，而PFPE很有可能幫助解決這一問題。這樣一來，能量密度與汽油同一水平的鋰-空氣電池離它的實用化將更進一步。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PFPE電解質(zhì)的電池在熱穩(wěn)定性上究竟有怎樣的表現(xiàn)呢？研究人員對其進行的測試表明：這種電池能夠承受-90℃至200℃的溫度區(qū)間。對于電動汽車的動力電池來說，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℃，并且隨著溫度過低、過高，其導(dǎo)電能力會大打折扣。
雖然離商用還有很長一段距離，但PFPE電解質(zhì)電池至少向我們證明了一點：電動汽車的電池熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能，是可以完全可以找到解決方案的。
