北京交通大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所合作開(kāi)發(fā)耐超低溫的鋰離子電池負(fù)極材料

因?yàn)閮?chǔ)電量大且壽命長(zhǎng)，鋰離子電池非常適合作為可充電電子產(chǎn)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(huì)下降，溫度過(guò)低甚至?xí)耆А＿@就是為什么生活在美國(guó)中西部的一些人在嚴(yán)冬使用電動(dòng)汽車(chē)會(huì)遇到麻煩，以及為什么在太空探索中使用這些電池存在風(fēng)險(xiǎn)的原因。最近，科學(xué)家們確認(rèn)，負(fù)極中石墨的平面結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致鋰離子電池低溫下儲(chǔ)電能力下降的原因。因此，北京交通大學(xué)的王熙教授、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的姚建年院士及其同事想通過(guò)改變碳材料的表面結(jié)構(gòu)來(lái)提高負(fù)極的電荷轉(zhuǎn)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(chēng)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(xiàn)出良好的電荷轉(zhuǎn)移性能。之后，研究小組對(duì)這種材料作為紐扣電池負(fù)極材料(鋰金屬為正極)的電器性能進(jìn)行了測(cè)試。這種負(fù)極材料在-20～25 ℃之間表現(xiàn)出穩(wěn)定的充放電性能，即便在0 ℃以下，儲(chǔ)電能力也會(huì)維持在常溫下的85.9%。與之相比，其他碳基負(fù)極(包括石墨和碳納米管)制成的鋰離子電池在0 ℃幾乎無(wú)法充電。而即使環(huán)境溫度降至-35 ℃，由這種粗糙納米球制成的負(fù)極仍可充電，電池電量可100%釋放。