北京交通大学和中国科学院化学研究所合作开发耐超低温的锂离子电池负极材料

因为储电量大且寿命长，锂离子电池非常适合作为可充电电子产品的电源。然而，一旦温度降到0 ℃以下，这些电源的电器性能就会下降，温度过低甚至会完全失效。这就是为什么生活在美国中西部的一些人在严冬使用电动汽车会遇到麻烦，以及为什么在太空探索中使用这些电池存在风险的原因。最近，科学家们确认，负极中石墨的平面结构是导致锂离子电池低温下储电能力下降的原因。因此，北京交通大学的王熙教授、中国科学院化学研究所的姚建年院士及其同事想通过改变碳材料的表面结构来提高负极的电荷转移性能。为了制造这种新材料，研究人员将一种含钴的咪唑酯骨架沸石(称为ZIF-67)加热至高温，最终形成了12面碳纳米球，这种纳米球粗糙的表面表现出良好的电荷转移性能。之后，研究小组对这种材料作为纽扣电池负极材料(锂金属为正极)的电器性能进行了测试。这种负极材料在-20～25 ℃之间表现出稳定的充放电性能，即便在0 ℃以下，储电能力也会维持在常温下的85.9%。与之相比，其他碳基负极(包括石墨和碳纳米管)制成的锂离子电池在0 ℃几乎无法充电。而即使环境温度降至-35 ℃，由这种粗糙纳米球制成的负极仍可充电，电池电量可100%释放。