锂离子电池在寒冷中充电
当温度降至冰点以下时，锂离子电池无法保持足够多的电量，因此它们不能很好地充电。中国交通大学的研究人员表示，他们现在通过用“凹凸不平”的碳基材料取代这些设备中的传统石墨阳极，克服了这个问题。新结构将其可充电存储容量保持在 -20°C，使其可用于寒冷环境，例如高海拔地区、航空航天应用和深海探索，以及其他电动汽车需要在极端条件下工作。
锂离子电池广泛应用于从手机到电动汽车的各种应用中。这些设备具有高容量和高能量密度，这意味着它们可以非常快速地存储大量电荷。在充电过程中，锂离子通过电解质从阴极移动到阳极，该电解质通常由溶解在液体有机溶剂中的锂盐制成。然而，在接近零摄氏度的温度下，这些设备中的阳极可能无法转移任何电荷——这种现象被称为严重的容量下降。
改性阳极表面结构
研究人员最近发现，锂离子电池阳极中石墨的扁平取向是降低电池在低温下的储能能力的原因。在这项新工作中，由交通大学物理科学与工程学院的王曦和北京分子科学国家实验室的姚建年领导的研究小组因此选择修改这种阳极的表面结构，以提高能量。电极中的转移过程。
为了制造新的“凹凸不平”材料，Wang、Yao 及其同事首先在高温下加热一种名为 ZIF-67 的含钴沸石材料。这将创建一个由 12 面碳纳米球制成的表面，该表面具有正曲率，就像一个碗。该材料在 -20°C 下的可逆容量（衡量电池多次循环后的容量）为 624 mAh/g，相当于其室温能量容量的 85.9%。即使在 -35°C 下，200 次循环后可逆容量仍保持在 160 mAh/g。
扩大锂离子电池的应用范围
研究人员的计算表明，由于占据非共面 sp2 杂化轨道的电荷的局部积累，新的凹凸表面实际上唤醒了锂离子阳极在低温下的迟缓行为。这些累积的电荷促进了电荷转移过程。
这项工作可以扩大锂离子电池在低温下的应用范围，”王说。“从理论的角度来看，这个想法是通过电子结构在 Li+ 存储的低温性能与其几何形状之间架起一座桥梁，这可能为先进电极材料开辟新的研究途径，”他告诉物理世界。
研究人员承认，新阳极远未优化，还有许多未知数有待解决。“我们当然正在寻求其他实验室的合作，以进一步扩大这项工作的实用性，”王说。
锂离子电池广泛应用于从手机到电动汽车的各种应用中。这些设备具有高容量和高能量密度，这意味着它们可以非常快速地存储大量电荷。在充电过程中，锂离子通过电解质从阴极移动到阳极，该电解质通常由溶解在液体有机溶剂中的锂盐制成。然而，在接近零摄氏度的温度下，这些设备中的阳极可能无法转移任何电荷——这种现象被称为严重的容量下降。
改性阳极表面结构
研究人员最近发现，锂离子电池阳极中石墨的扁平取向是降低电池在低温下的储能能力的原因。在这项新工作中，由交通大学物理科学与工程学院的王曦和北京分子科学国家实验室的姚建年领导的研究小组因此选择修改这种阳极的表面结构，以提高能量。电极中的转移过程。
为了制造新的“凹凸不平”材料，Wang、Yao 及其同事首先在高温下加热一种名为 ZIF-67 的含钴沸石材料。这将创建一个由 12 面碳纳米球制成的表面，该表面具有正曲率，就像一个碗。该材料在 -20°C 下的可逆容量（衡量电池多次循环后的容量）为 624 mAh/g，相当于其室温能量容量的 85.9%。即使在 -35°C 下，200 次循环后可逆容量仍保持在 160 mAh/g。
扩大锂离子电池的应用范围
研究人员的计算表明，由于占据非共面 sp2 杂化轨道的电荷的局部积累，新的凹凸表面实际上唤醒了锂离子阳极在低温下的迟缓行为。这些累积的电荷促进了电荷转移过程。
这项工作可以扩大锂离子电池在低温下的应用范围，”王说。“从理论的角度来看，这个想法是通过电子结构在 Li+ 存储的低温性能与其几何形状之间架起一座桥梁，这可能为先进电极材料开辟新的研究途径，”他告诉物理世界。
研究人员承认，新阳极远未优化，还有许多未知数有待解决。“我们当然正在寻求其他实验室的合作，以进一步扩大这项工作的实用性，”王说。