新鋰離子電池在極冷環境下加長續航時間

一種由凹凸不平的碳基陽極材料制成的鋰離子電池在極冷條件下仍能保持可充電存儲容量。

當氣溫降到0℃以下時，手機需頻繁充電，電動汽車行駛距離會縮短，這是因為鋰離子電池的陽極性能下降，使儲存的電量更少，且能量消耗得更快。

為提高極端寒冷條件下電池的性能，研究人員用凹凸的碳基材料取代了傳統的石墨陽極鋰離子電池，這種材料可將充電存儲容量保持在-35℃。

鋰離子電池非常適合為可充電電子產品提供動力，因為它們可儲存大量的能量，且壽命長。但當溫度降到冰點以下時，電池的性能就會下降，當冷到一定程度時，就無法傳遞電荷，這就是為什么生活在嚴冬地方的人使用電動汽車會遇到麻煩，此外，在太空中使用電池也是有風險的。最近，科學家們確定，陽極中石墨的平面取向是導致鋰離子電池在寒冷環境下儲能能力下降的原因，因此，科學家們想要修改碳基材料表面結構，以改善電荷轉移過程。

為了制造新材料，研究人員在高溫下加熱一種含鈷咪唑沸石（ZIF-67)的材料，由此產生的12邊形碳納米球表面凹凸不平，顯示出出色的電荷轉移能力。然后，研究小組在一個硬幣形狀的電池中測試了將該材料作為陽極、鋰金屬作為陰極的電性能。在25～-20℃的溫度下，陽極表現出穩定的充放電，在冰點附近保持85．9%的室溫儲能容量，相比之下，用其他碳基陽極（如石墨和碳納米管)制成的鋰離子電池在冰點溫度下幾乎不能充電。當研究人員將溫度降至-35℃時，由凹凸不平的納米球制成的陽極仍可充電，在放電過程中，電池釋放了幾乎100%的電荷。

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研究人員指出，將凹凸不平的納米球材料融入鋰離子電池為在極低溫度下使用這些能源開辟可能性。

李人茜摘譯自清潔技術