不惧严寒 低温下自动加热的锂电池

材料人网注：研究者利用镍箔作为电阻加热元件研制了一种低温下自动加热的锂离子电池，有效改善了低温下电池的性能。同时，有望利用类似结构或原理解决电池的安全性、使用寿命等其他问题。

据来自Penn State（宾夕法尼亚州立大学）和EC Power（欧共体）州立大学的一支研究团队称：如果温度低于32华氏度时，一种可以自动加热的锂离子电池将具有多种用途，且可能减轻电动汽车车主在冬季使用汽车的里程担忧。

“电池在零摄氏度下性能不好是一个长期存在的问题，”化学工程教授、材料科学与工程教授、电化学发动机中心主任王朝阳(音）说道。“这对于手机和笔记本电脑来说可能不算问题，但对电动车、无人机、室外机器人、以及太空应用可能就是一个巨大的阻碍。”

传统的电池在低于冰点时会遭受严重的功率损失，这将导致寒冷天气时充电速度变慢、限制电池再生极限、减少车辆约40%的航程，研究者在Nature上说道。以上问题需要更大、更昂贵的电池组来弥补寒冷所消耗的能量。

“我们不希望电动汽车的航程在寒冷的天气中缩短40%到50%（美国汽车协会报道），也不希望因为寒冷加剧我们对于里程缩短的担忧，”王说道。

研究者依据EC Power之前的专利研发出了一种全气候电池，它比原来的电池重1.5%，但成本却只提高了0.04%。他们设计的电池从-4华氏度加热到32华氏度只需20秒，从-22华氏度加热到32华氏度只需30秒，并且分别只消耗电池容量的3.8%和5.5%。这远远少于传统锂电池的40%的损耗。

全气候电池采用50微米厚的镍箔，一端连接到负极，另一端延伸到电池外侧形成第三终端。将温度传感器连接到开关上使电子通过镍箔形成回路。这能通过电阻加热迅速加热镍箔并使电池内部变热。一旦电池达到32华氏度，开关将关闭，电流也会以正常方式流动。

其他材料也可以作为电阻加热元件，但是镍价格低廉，工作性能好。

“我认为可以使用类似的结构或原理积极地调节电池的安全性、性能和使用寿命。”王说道。

该研究成果已发表在Nature上。

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素材：刘萍 译者：华东组杜美丽、李梦 审核：李乐乐