近日，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)（AmericanChemicalSociety，ACS）研究人員稱已將鋰電池中的傳統(tǒng)石墨陽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)論文已公布于期刊《ACSCentralScience》。

當(dāng)溫度低于冰點(diǎn)時(shí)，鋰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。

最近，科學(xué)家們確定，陽極中石墨的扁平取向是導(dǎo)致鋰電池在寒冷中的儲(chǔ)能能力下降的原因。因此，研究人員XiWang、JiannianYao及其同事希望修改碳基材料的表面結(jié)構(gòu)，以改善陽極的電荷轉(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)試了該材料作為陽極，且鋰金屬作為陰極的電氣性能。該電池陽極在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，使用其他碳基陽極（包括石墨和碳納米管）制成的鋰電池在冰點(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電池中，這些電池將有可能應(yīng)用于極低溫度下。