電解液添加劑可以提高鋰離子電池的溫度范圍。

一項新的研究發現，新的添加劑可以幫助鋰離子電池在更大的溫度范圍內工作，這對電動汽車是一個潛在的好處。

電動汽車在極端的溫度下掙扎，這種溫度會降低電解質溶液的性能，使鋰離子電池內的負電極或陽極與正電極或陰極之間的離子傳導。

大多數電解質溶液的關鍵添加劑是碳酸乙烯酯，它有助于形成保護層，防止電解質成分與陽極相互作用時進一步分解。然而，碳酸乙烯酯具有較高的熔點，這限制了其在低溫下的性能。

華盛頓州Richland的太平洋西北國家實驗室的材料科學家Wu Xu和他的同事們先前表明，他們可以通過用碳酸丙烯酯部分取代碳酸乙烯酯，并添加六氟磷酸銫來擴大鋰離子電池的溫度范圍。然而，他們希望進一步提高鋰離子電池的溫度范圍，以便在-40到60攝氏度的溫度范圍內表現良好。

在這項新的研究中，Xu和他的同事們測試了五種電解質添加劑在這個溫度范圍內對鋰離子電池性能的影響。通過結合計算模型、幾十年的液體電解質和添加劑的化學和電化學性能經驗以及試驗和誤差，他們確定了三種化合物的最佳組合，并將其添加到以前的電解質溶液中。

這種新的混合物導致在陽極和陰極上形成高導電性、均勻且堅固的保護層。在-40攝氏度時，含有這種混合物的電池在室溫下的放電性能達到67%。相比之下，常規鋰離子電池只有20%的放電容量，Xu說。

通常，在電解質中加入各種添加劑會在低溫下在正負電極上形成較厚的層，這對離子傳輸具有相當的抵抗力，“導致極低的低溫放電性能，”Xu說。我們的添加劑混合物仍然會在兩個電極上形成很薄的表面層，并且它們的電阻很低，不會隨著循環發生太大的變化。這是通過這些添加劑的協同作用實現的。”

新電池在25攝氏度下也顯示出長期的循環穩定性，在1000次循環后保持超過85%的原始容量。此外，Xu說，在60攝氏度的溫度下，新電池在300次循環后保持了超過原始容量的60%，而傳統的鋰離子電池僅保持了原始容量的10%。

科學家們的目標是在“實際測試條件下的商用鋰離子電池中驗證這些結果，然后希望電池公司將在電動汽車的電池系統中使用電解質，”Xu說。他還補充，他們還希望用電解液添加劑進行試驗，以改善電池性能的其他方面，例如提高充電速度和降低其可燃性。