换个阳极材料,解决零下温度锂离子电池易冻僵问题

劲揪IT 2022-06-09 20:25:00

通常气温低到0下时,由于其中的锂离子电池会因天气寒冷而「冻僵」,得频繁帮手机或是笔电充电、电动车续航里程也会更短,不过现在中国科学家改用新的阳极材料,电池在 -35 C 也能正常使用。

锂离子电池可以说是目前的电池储能龙头,非常适合供电任何可充式电子设备,可存储大量能量且使用寿命长。 其中电池放电时锂离子会从阳极透过电解质移动到阴极,充电时再返回,但是当温度低到零下时,电池电气性能会迅速下降,阳极难维持电荷导致能量迅速耗尽,甚至可能会完全无法转移任何电荷,这也是为什么高纬度国家的人们在严寒冬季时,不太能驾驶电动车的原因。

但现在出现转机,科学家们确定,电池储电容量之所以会因寒冷减少,主要是因为阳极采用平面的石墨材料,一旦微调碳基材料的表面结构,就能改善阳极的电荷转移。 团队也在高温下加热含钴的沸石咪唑酯骨架(ZIF-67),制造出具有凹凸不平表面的 12 面碳奈米球,有着出色的电荷转移能力。

经测试,新型锂离子电池在25°C到-20°C都能稳定充放电,当温度降至零下时,储电容量也是室温状态的85%,相较之下,如果电池是使用石墨和纳米碳管等其他碳基阳极,在零下温度时电荷几乎消失。

实验指出,环境温度降至-35°C后,奈米球阳极仍可以充电,放电过程中更可释放近100%的电池电量。 研究人员认为,这种表面凹凸不平的奈米球,有望为锂离子电池开辟新可能性,就算在极低温度下仍可使用电池。

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