不懼嚴寒 低溫下自動加熱的鋰電池

材料人網注：研究者利用鎳箔作為電阻加熱元件研制了一種低溫下自動加熱的鋰離子電池，有效改善了低溫下電池的性能。同時，有望利用類似結構或原理解決電池的安全性、使用壽命等其他問題。

據來自Penn State（賓夕法尼亞州立大學）和EC Power（歐共體）州立大學的一支研究團隊稱：如果溫度低于32華氏度時，一種可以自動加熱的鋰離子電池將具有多種用途，且可能減輕電動汽車車主在冬季使用汽車的里程擔憂。

“電池在零攝氏度下性能不好是一個長期存在的問題，”化學工程教授、材料科學與工程教授、電化學發動機中心主任王朝陽(音）說道。“這對于手機和筆記本電腦來說可能不算問題，但對電動車、無人機、室外機器人、以及太空應用可能就是一個巨大的阻礙。”

傳統的電池在低于冰點時會遭受嚴重的功率損失，這將導致寒冷天氣時充電速度變慢、限制電池再生極限、減少車輛約40%的航程，研究者在Nature上說道。以上問題需要更大、更昂貴的電池組來彌補寒冷所消耗的能量。

“我們不希望電動汽車的航程在寒冷的天氣中縮短40%到50%（美國汽車協會報道），也不希望因為寒冷加劇我們對于里程縮短的擔憂，”王說道。

研究者依據EC Power之前的專利研發出了一種全氣候電池，它比原來的電池重1.5%，但成本卻只提高了0.04%。他們設計的電池從-4華氏度加熱到32華氏度只需20秒，從-22華氏度加熱到32華氏度只需30秒，并且分別只消耗電池容量的3.8%和5.5%。這遠遠少于傳統鋰電池的40%的損耗。

全氣候電池采用50微米厚的鎳箔，一端連接到負極，另一端延伸到電池外側形成第三終端。將溫度傳感器連接到開關上使電子通過鎳箔形成回路。這能通過電阻加熱迅速加熱鎳箔并使電池內部變熱。一旦電池達到32華氏度，開關將關閉，電流也會以正常方式流動。

其他材料也可以作為電阻加熱元件，但是鎳價格低廉，工作性能好。

“我認為可以使用類似的結構或原理積極地調節電池的安全性、性能和使用壽命。”王說道。

該研究成果已發表在Nature上。

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素材：劉萍 譯者：華東組杜美麗、李夢 ?審核：李樂樂