換個陽極材料,解決零下溫度鋰離子電池易凍僵問題

作者 | 發布日期 2022 年 06 月 09 日 17:44 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 line share follow us in feedly line share
換個陽極材料,解決零下溫度鋰離子電池易凍僵問題


通常氣溫低到 0 下時,由於其中的鋰離子電池會因天氣寒冷而「凍僵」,得頻繁幫手機或是筆電充電、電動車續航里程也會更短,不過現在中國科學家改用新的陽極材料,電池在 -35 C 也能正常使用。

鋰離子電池可以說是目前的電池儲能龍頭,非常適合供電任何可充式電子設備,可存儲大量能量且使用壽命長。其中電池放電時鋰離子會從陽極透過電解質移動到陰極,充電時再返回,但是當溫度低到零下時,電池電氣性能會迅速下降,陽極難維持電荷導致能量迅速耗盡,甚至可能會完全無法轉移任何電荷,這也是為什麼高緯度國家的人們在嚴寒冬季時,不太能駕駛電動車的原因。

但現在出現轉機,科學家們確定,電池儲電容量之所以會因寒冷減少,主要是因為陽極採用平面的石墨材料,一旦微調碳基材料的表面結構,就能改善陽極的電荷轉移。團隊也在高溫下加熱含鈷的沸石咪唑酯骨架(ZIF-67),製造出具有凹凸不平表面的 12 面碳奈米球,有著出色的電荷轉移能力。

經測試,新型鋰離子電池在 25°C 到 -20°C 都能穩定充放電,當溫度降至零下時,儲電容量也是室溫狀態的 85%,相較之下,如果電池是使用石墨和奈米碳管等其他碳基陽極,在零下溫度時電荷幾乎消失。

實驗指出,環境溫度降至 -35°C 後,奈米球陽極仍可以充電,放電過程中更可釋放近 100% 的電池電量。研究人員認為,這種表面凹凸不平的奈米球,有望為鋰離子電池開闢新可能性,就算在極低溫度下仍可使用電池。

(首圖來源:pixabay