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儀器網(wǎng) 材料化工】相信不少人會有這么一種感覺,手機一到冬天電似乎就開始變得不耐用了,但通過相關(guān)的軟件檢測有發(fā)現(xiàn)電池本身并沒有損壞。事實上,產(chǎn)生這種情況的原因是因為鋰電池本身。
如今電池已經(jīng)成為了我們生活中非常重要的一種儲能形式,而鋰電池作為其中儲能效果好、充放電性能穩(wěn)定的一類電池,更是被廣泛運用在手機、平板電腦等
電子產(chǎn)業(yè),電動車、電動汽車等電驅(qū)
交通工具上。但是即便如此,鋰電池卻依舊有一個嚴(yán)重的問題,那便是低溫耐受性差。
鋰電池主要由正負(fù)極、電解液、隔膜、外層組成,其中正極為鈷酸鋰,負(fù)極為石墨。而當(dāng)我們給鋰電池充電的時候,電池正極的鋰離子會脫出通過電解液向負(fù)極移動,從而儲存電量;反之,使用的過程中鋰離子會從石墨層返回到電源正極,并釋放出儲存的電量。而這整個過程和電解液都有著密切的聯(lián)系。而當(dāng)鋰電池處于低溫環(huán)境時,電解液的粘度增大,鋰離子在石墨和鈷酸鋰中的擴散系數(shù)減小,這使得鋰離子遷移的過程變得艱難,電池在充電過程中,所能存儲的電量也就因此減少,也便變得不耐用了。
當(dāng)然,隨著如今電池越做越大,這種因為溫度產(chǎn)生的電量影響,對于手機等日用電子產(chǎn)品的影響,其實不會特別明顯,大部分時候可以通過充電寶來獲得解決。但是對于電驅(qū)動的交通工具就不一樣了。
事實上,從電動汽車普及開來之后,冬季的耐用問題就一直飽受詬病。無論是續(xù)航里程變短,還是充電效率變低,對于一個日常的交通載具來說,都是非常嚴(yán)重的問題。而目前針對這種問題,大部分廠家依舊采用油電混動的思路來應(yīng)對冬季電動汽車的行駛難題。不過顯然這不是長期發(fā)展的最佳方法。
而就在最近,這個問題似乎可以得到解決,一種新的鋰電池結(jié)構(gòu)有可能能從原理上解決鋰電池不耐低溫的問題。
美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士王朝陽團隊,從電池工作過程作為切入,通過在電池內(nèi)加入一片10微米厚度的鎳箔作為發(fā)熱體,利用電池自帶的能量實現(xiàn)隨意調(diào)控電池活性。而這項成果不但已經(jīng)在《自然》雜志刊發(fā),更有望在2022年北京冬奧運會投入使用,成為驅(qū)動奧運電動汽車的核心技術(shù)之一。
植入發(fā)熱體讓電池耐寒聽起來好像簡單,但實際上背后卻在安全性、材料的選擇、能量的轉(zhuǎn)化等問題上做出了非常大的投入。與此同時,這項技術(shù)的成功,也為電池發(fā)展全新的思路。在近200年中電池雖然不斷在發(fā)展、改變,但是其結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)過太大的變化,而隨著材料等的不斷優(yōu)化,電池在快充和高能量密度等方面,都遇到了瓶頸,如何突破也成為了如今電池儲能技術(shù)發(fā)展的重大難題。
電能的儲備以及高轉(zhuǎn)化率是未來低碳發(fā)展的重要技術(shù)技術(shù),因此發(fā)展電池也間接影響著科技以及社會的發(fā)展與進步。新技術(shù)讓電池更耐寒的背后,其實真正所展示的,是如今科研背景下,新技術(shù)發(fā)展讓生活更美好的內(nèi)在。
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