蓋世汽車訊 當(dāng)氣溫降至冰點(diǎn)以下時(shí)，手機(jī)需要經(jīng)常充電，而電動(dòng)汽車的續(xù)航里程也變得更短。這是因?yàn)樵O(shè)備的鋰離子電池的陽(yáng)極變得遲緩，只能保持較少的電荷并迅速耗盡能量。

據(jù)外媒報(bào)道，為了提高極端寒冷條件下的電氣性能，美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)（American Chemical Society，ACS）研究人員稱已將鋰離子電池中的傳統(tǒng)石墨陽(yáng)極替換為凹凸不平的碳基材料，該材料可在-35℃保持其可充電存儲(chǔ)容量。相關(guān)論文已發(fā)布于期刊《ACS Central Science》。

圖片來源：美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)

鋰離子電池非常適合為可充電電子設(shè)備供電，因?yàn)檫@種電池可以存儲(chǔ)大量能量并且使用壽命長(zhǎng)。但是當(dāng)溫度低于冰點(diǎn)時(shí)，該電池的電氣性能下降，且當(dāng)溫度非常低時(shí)，電池可能無法轉(zhuǎn)移任何電荷。這就是為什么生活在美國(guó)中西部的一些人在嚴(yán)冬時(shí)無法使用電動(dòng)汽車的原因，以及為什么在太空探索中使用這些電池存在風(fēng)險(xiǎn)。

最近，科學(xué)家們確定，陽(yáng)極中石墨的扁平取向是導(dǎo)致鋰離子電池在寒冷中的儲(chǔ)能能力下降的原因。因此，研究人員Xi Wang、Jiannian Yao及其同事希望修改碳基材料的表面結(jié)構(gòu)，以改善陽(yáng)極的電荷轉(zhuǎn)移過程。

為了制造這種新材料，研究人員在高溫下加熱了含鈷的沸石咪唑酯結(jié)構(gòu)材料（ZIF-67）。所得的12面碳納米球具有凹凸不平的表面，表現(xiàn)出出色的電荷轉(zhuǎn)移能力。然后，該團(tuán)隊(duì)在一個(gè)硬幣形電池內(nèi)測(cè)試了該材料作為陽(yáng)極，且鋰金屬作為陰極的電氣性能。該電池陽(yáng)極在25℃到-20℃的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定的充電和放電性能，并在略低于冰點(diǎn)情況下保持85.9%的室溫儲(chǔ)能容量。

相比之下，使用其他碳基陽(yáng)極（包括石墨和碳納米管）制成的鋰離子電池在冰點(diǎn)溫度下幾乎無法充電。當(dāng)研究人員將空氣溫度降至-35℃時(shí)，由凹凸不平的納米球制成的陽(yáng)極仍然可以充電，并且在放電過程中，釋放出近100%的電池電量。研究人員說，通過將凹凸不平的納米球材料加入鋰離子電池中，這些電池將有可能應(yīng)用于極低溫度下。

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