北京交通大學和中國科學院化學研究所合作開發耐超低溫的鋰離子電池負極材料

因為儲電量大且壽命長，鋰離子電池非常適合作為可充電電子產品的電源。然而，一旦溫度降到0 ℃以下，這些電源的電器性能就會下降，溫度過低甚至會完全失效。這就是為什么生活在美國中西部的一些人在嚴冬使用電動汽車會遇到麻煩，以及為什么在太空探索中使用這些電池存在風險的原因。最近，科學家們確認，負極中石墨的平面結構是導致鋰離子電池低溫下儲電能力下降的原因。因此，北京交通大學的王熙教授、中國科學院化學研究所的姚建年院士及其同事想通過改變碳材料的表面結構來提高負極的電荷轉移性能。為了制造這種新材料，研究人員將一種含鈷的咪唑酯骨架沸石(稱為ZIF-67)加熱至高溫，最終形成了12面碳納米球，這種納米球粗糙的表面表現出良好的電荷轉移性能。之后，研究小組對這種材料作為紐扣電池負極材料(鋰金屬為正極)的電器性能進行了測試。這種負極材料在-20～25 ℃之間表現出穩定的充放電性能，即便在0 ℃以下，儲電能力也會維持在常溫下的85.9%。與之相比，其他碳基負極(包括石墨和碳納米管)制成的鋰離子電池在0 ℃幾乎無法充電。而即使環境溫度降至-35 ℃，由這種粗糙納米球制成的負極仍可充電，電池電量可100%釋放。