中國研發出可在-70℃使用的鋰電池，有望用于極地或太空
新華社華盛頓3月1日電，中國科學家開發出一種可在零下70攝氏度條件下使用的鋰電池，未來有望在地球極寒地區甚至外太空使用。
發表在最新一期美國能源學術期刊《焦耳》上的研究顯示，中國復旦大學夏永姚團隊開發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。
研究人員說，與傳統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。”
傳統鋰電池在零下20攝氏度時性能只有其最優水平的50％，零下40攝氏度時只有最優水平的12％。俄羅斯和加拿大等極寒地區溫度低于零下50攝氏度；在太空中，溫度甚至低至零下157攝氏度。
夏永姚說，相比傳統鋰電池的電極材料，新電池的材料則充足、便宜且環保，他預計這種材料的價格只有前者的約三分之一。
但研究人員承認，實現產品化面臨的主要挑戰是這種電池的單位質量能量比不上已商業化的鋰電池，生產過程還需優化。盡管如此，夏永姚認為它具顯著應用潛力。
新型紙質燃料電池可能替代紐扣電池
巴塞羅那自治大學國家電子中心的電子工程師 Juan Pablo Esquivel，研發了一種微型紙質電池，用體液做燃料，可以在進行簡單的診斷時為設備供電。
與常見充電電池不同，燃料電池是通過氧化還原反應把燃料的化學能轉化為電能，由于沒有高溫燃燒的過程，幾乎不會排放氮和硫的氧化物，對環境污染很小。
Esquivel 說，通常電子血糖儀、驗尿儀等家用檢測儀器都是一次性的，不能更換里面的紐扣鋰電池，電量少于 1% 時就會丟棄。而他們研發的微型紙質電池，可以在用體液作為檢測樣本的同時，給儀器提供所需要的電力。 微型紙質電池主要以紙張為基礎材料，然后用印刷電子技術集成紙和其它電子組件，形成一個封閉的電化學體系。Esquivel 介紹說，這種電池體積小、成本低而且無污染，被扔掉后不會污染環境，不需要回收。
Esquivel 曾在 2013 年被麻省理工學院評為最具創新精神的墨西哥研究員之一，之前一直專注研發用氫氣、甲醇和乙醇作為燃料的電池。2015 年，他和平時一起研究的兩個伙伴創辦了公司 Fuelium，目前公司共有 5 名員工，主要靠政府資助和他們個人投資來維持運營，目前已經簽了一筆訂單。
更早的時候，芬蘭環保紙電池公司 Enfucell 曾研發出柔性電池紙質電池，電量為 1.5 伏，厚度只有 0.5 毫米，可以在一定的溫度和適度范圍內以恒定速度產生電流，很容易吸附在紙張或織物的表面，可剪裁，也可彎曲。這種柔性紙質電池可用在射頻識別（RFID）、微型標簽顯示器、電子卡片、化妝品等領域，多家企業都已經和 Enfucell 有合作。
2015 年，美國漢姆頓大學的研究員研發出了一種可以用細菌發電的紙質柔性電池，大小跟火柴盒差不多，造價只有 5 美分，可以為一盞小 LED 燈提供所需電量。除了微型紙質電池，許多汽車制造商也在嘗試做燃料電池汽車，通過氫燃料電池反應堆給電池充電，豐田未來和本田已經開始向用戶發售，但由于工藝成本高，售價也要比普通家庭用車高，在 40 萬元左右。
德國慕尼黑工業大學( TUM )與烏爾姆大學亥姆霍茲研究所( HIU )的研究人員評估了全固態鋰離子和鋰金屬電池大規模生產面臨的挑戰和要求。他們向研究機構、材料供應商和汽車制造商的專家報告了其研究成果，此論文發表在Journal of Power Sources上。
為了縮小材料研究和工業大規模生產之間的差距，該團隊提出了硫化物和氧化物基全固態電池( ASSB )從電極制造到電池組裝和質量控制的生產鏈解決方案。研究人員將硫化物基全固態電池和常規鋰離子電池的生產工藝進行了詳細比較，并且表明，雖然復合電極制造工藝可通過一些技術進行調整，但固體電解質隔離層的制造和鋰金屬陽極的集成將需要全新的工藝。
