在极端寒冷的情况下可以使用更长时间的锂离子电池

在极端寒冷的情况下可以使用更长时间的锂离子电池

当温度降至冰点以下时,手机需要经常充电,电动汽车的行驶范围较短。这是因为他们的锂离子电池的阳极反应迟钝,容纳更少的电荷和快速的耗电。为了提高极端寒冷环境下的电性能,研究人员用一种颠簸的碳基材料取代了锂离子电池中的传统石墨阳极,这种材料将其可充电存储能力维持在-31F。
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当温度降至冰点以下时,手机需要经常充电,电动汽车的行驶范围较短。这是因为他们的锂离子电池的阳极反应迟钝,容纳更少的电荷和快速的耗电。为了提高极端寒冷地区的电力性能,研究人员在 中央科学中心 用一种颠簸的碳基材料取代了锂离子电池中的传统石墨阳极,这种材料将其可充电存储能力维持在-31华氏度。

锂离子电池非常适合为可充电的电子产品充电,因为它们可以储存大量的能量,而且寿命长。

但是,当温度降到冰点以下时,这些能源的电性能就会下降,当天气够冷时,它们就无法转移任何电荷。

所以有些人住在美国。美国中西部在冬天的死里有电动汽车的麻烦,为什么在太空探险中使用这些电池是有风险的。

最近,科学家们发现,在冷的条件下,锂离子电池的储能能力下降是由于阳极中石墨的平坦方向造成的。

因此,西王、建安、姚明和他的同事们希望改变碳基材料的表面结构,以改善阳极的电荷转移过程。

为了创造新的材料,研究人员在高温下加热了含有钴的沸石伊米唑化框架(称为ZYF-67)。

由此产生的12边碳纳米球表面崎岖不平,显示出出色的电荷传递能力。

然后,研究小组测试了材料的电性能作为阳极,锂金属作为阴极,在一个硬币形状的电池内。

阳极显示在77F至-4F的温度下充电和放电稳定,保持了略低于冰点的85.9%的室温能量存储能力。

相比之下,用其他碳基阳极(包括石墨和碳纳米管)制造的锂离子电池在低温下几乎没有充电。

当研究人员将气温降至-31华氏度时,用凹凸不平的纳米球制成的阳极仍然可以充电,在放电过程中,释放出近100%的电池充电。

研究人员说,将崎岖不平的纳米层材料与锂离子电池相结合,可以在极低的温度下使用这些能源。

作者感谢中央大学(中国)、中国国家自然科学基金会、中国科学技术部、广东省科技项目、广东化学化工实验室和北京交通大学的基础研究基金提供的资金。