近日，為了提高極端寒冷條件下的電氣性能，美國化學協(xié)會（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℃保持其可充電存儲容量。相關(guān)論文已公布于期刊《ACSCentralScience》。

當溫度低于冰點時，鋰電池的電氣性能下降，且當溫度非常低時，電池可能無法轉(zhuǎn)移任何電荷。

最近，科學家們確定，陽極中石墨的扁平取向是導致鋰電池在寒冷中的儲能能力下降的原因。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，該團隊在一個硬幣形電池內(nèi)測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，并在略低于冰點情況下保持85.9%的室溫儲能容量。

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溫度下幾乎無法充電。當研究人員將空氣溫度降至-35℃時，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用于極低溫度下。