眾所周知，鋰離子電池在寒冷天氣中表現(xiàn)不佳。這會(huì)對(duì)一些重要應(yīng)用產(chǎn)生影響，如在威斯康星州的冬天啟動(dòng)一輛電動(dòng)汽車，以及在火星上操控?zé)o人機(jī)。據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory）發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題中存在被忽視的方面：在零攝氏度以下的環(huán)境中儲(chǔ)存鋰離子電池，電池中的某些部分會(huì)出現(xiàn)裂紋，并與周圍材料分離，從而降低電存儲(chǔ)容量。
（圖片來(lái)源：SLAC）
SLAC研究人員Yijin Liu和Jizhou Li觀察正極在寒冷天氣下的性能，并發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。當(dāng)電池運(yùn)行時(shí)，電子會(huì)流入正極部分。初始研究發(fā)現(xiàn)，比起在較暖環(huán)境中儲(chǔ)存的電池，在零攝氏度以下儲(chǔ)存正極，會(huì)導(dǎo)致電池在充電100次后失去5%以上的容量。
為了解其中原因，研究人員將斯坦福同步加速器輻射光源的X射線分析方法和Li過(guò)去幾年一直在研究的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合起來(lái)。通過(guò)這種組合，可以識(shí)別單個(gè)正極粒子。這意味著該團(tuán)隊(duì)可以同時(shí)研究數(shù)千個(gè)粒子，而用眼睛僅僅能識(shí)別少數(shù)粒子。
總體而言，通過(guò)這些方法，可以看到低溫正在使正極內(nèi)的肉丸狀顆粒收縮，并在這一過(guò)程中使其破裂，或者加重現(xiàn)有裂紋。而且，由于材料在應(yīng)對(duì)溫度變化時(shí)的膨脹和收縮方式也不同，極端的寒冷也會(huì)使正極與周圍的材料分離。
研究結(jié)果指出了一些可能的解決辦法。通過(guò)尋找能夠更好地適應(yīng)溫度的材料，科學(xué)家們可以解決材料分離問(wèn)題。由于所有的電池都會(huì)熱脹冷縮，這對(duì)其他電池也將有所幫助。通過(guò)在電池內(nèi)設(shè)計(jì)不同的顆粒結(jié)構(gòu)，尤其是用更光滑、更不像肉丸的粒子進(jìn)行構(gòu)建，將有助于防止材料破裂，并提升鋰離子電池的長(zhǎng)期容量。
（轉(zhuǎn)載）
