2021-08-31 10:18
众所周知，锂离子电池在寒冷天气中表现不佳。这会对一些重要应用产生影响，如在威斯康星州的冬天启动一辆电动汽车，以及在火星上操控无人机。据外媒报道，美国能源部SLAC国家加速器实验室（Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory）发现这一问题中存在被忽视的方面：在零摄氏度以下的环境中储存锂离子电池，电池中的某些部分会出现裂纹，并与周围材料分离，从而降低电存储容量。
SLAC研究人员Yijin Liu和Jizhou Li观察正极在寒冷天气下的性能，并发现了这一点。当电池运行时，电子会流入正极部分。初始研究发现，比起在较暖环境中储存的电池，在零摄氏度以下储存正极，会导致电池在充电100次后失去5%以上的容量。
为了解其中原因，研究人员将斯坦福同步加速器辐射光源的X射线分析方法和Li过去几年一直在研究的机器学习技术结合起来。通过这种组合，可以识别单个正极粒子。这意味着该团队可以同时研究数千个粒子，而用眼睛仅仅能识别少数粒子。
总体而言，通过这些方法，可以看到低温正在使正极内的肉丸状颗粒收缩，并在这一过程中使其破裂，或者加重现有裂纹。而且，由于材料在应对温度变化时的膨胀和收缩方式也不同，极端的寒冷也会使正极与周围的材料分离。
研究结果指出了一些可能的解决办法。通过寻找能够更好地适应温度的材料，科学家们可以解决材料分离问题。由于所有的电池都会热胀冷缩，这对其他电池也将有所帮助。通过在电池内设计不同的颗粒结构，尤其是用更光滑、更不像肉丸的粒子进行构建，将有助于防止材料破裂，并提升锂离子电池的长期容量。
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