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新结构带来新突破 新技术让电池更耐寒

2021年11月11日 10:57:35来源:仪器网作者:小王

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  【仪器网 材料化工】相信不少人会有这么一种感觉,手机一到冬天电似乎就开始变得不耐用了,但通过相关的软件检测有发现电池本身并没有损坏。事实上,产生这种情况的原因是因为锂电池本身。
 
 
  如今电池已经成为了我们生活中非常重要的一种储能形式,而锂电池作为其中储能效果好、充放电性能稳定的一类电池,更是被广泛运用在手机、平板电脑等电子产业,电动车、电动汽车等电驱交通工具上。但是即便如此,锂电池却依旧有一个严重的问题,那便是低温耐受性差。
 
  锂电池主要由正负极、电解液、隔膜、外层组成,其中正极为钴酸锂,负极为石墨。而当我们给锂电池充电的时候,电池正极的锂离子会脱出通过电解液向负极移动,从而储存电量;反之,使用的过程中锂离子会从石墨层返回到电源正极,并释放出储存的电量。而这整个过程和电解液都有着密切的联系。而当锂电池处于低温环境时,电解液的粘度增大,锂离子在石墨和钴酸锂中的扩散系数减小,这使得锂离子迁移的过程变得艰难,电池在充电过程中,所能存储的电量也就因此减少,也便变得不耐用了。
 
  当然,随着如今电池越做越大,这种因为温度产生的电量影响,对于手机等日用电子产品的影响,其实不会特别明显,大部分时候可以通过充电宝来获得解决。但是对于电驱动的交通工具就不一样了。
 
  事实上,从电动汽车普及开来之后,冬季的耐用问题就一直饱受诟病。无论是续航里程变短,还是充电效率变低,对于一个日常的交通载具来说,都是非常严重的问题。而目前针对这种问题,大部分厂家依旧采用油电混动的思路来应对冬季电动汽车的行驶难题。不过显然这不是长期发展的最佳方法。
 
  而就在最近,这个问题似乎可以得到解决,一种新的锂电池结构有可能能从原理上解决锂电池不耐低温的问题。
 
  美国国家发明家科学院院士王朝阳团队,从电池工作过程作为切入,通过在电池内加入一片10微米厚度的镍箔作为发热体,利用电池自带的能量实现随意调控电池活性。而这项成果不但已经在《自然》杂志刊发,更有望在2022年北京冬奥运会投入使用,成为驱动奥运电动汽车的核心技术之一。
 
  植入发热体让电池耐寒听起来好像简单,但实际上背后却在安全性、材料的选择、能量的转化等问题上做出了非常大的投入。与此同时,这项技术的成功,也为电池发展全新的思路。在近200年中电池虽然不断在发展、改变,但是其结构并没有出现过太大的变化,而随着材料等的不断优化,电池在快充和高能量密度等方面,都遇到了瓶颈,如何突破也成为了如今电池储能技术发展的重大难题。
 
  电能的储备以及高转化率是未来低碳发展的重要技术技术,因此发展电池也间接影响着科技以及社会的发展与进步。新技术让电池更耐寒的背后,其实真正所展示的,是如今科研背景下,新技术发展让生活更美好的内在。
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