還記得年前那場猛烈的寒流嗎？它給大家的生活帶來了各種不便。當時不少蘋果粉吐槽自己的手機莫名其妙的自動關機了。蘋果對此表示，iPhone運行最佳溫度在0°C至35°C之間。如果因為天冷導致手機關機，這種情況只是暫時的。當電池溫度返回正常操作范圍，其性能也會隨之恢復正常。確切來說使用了鋰離子電池的手機都會遇到這樣的情況。
鋰離子電池內部的電解質通過化學反應的變化在正負極出現電勢差從而產生電流。在低溫環境下電解質會移動的相當慢，從而影響鋰離子在正負極之間的轉移活性。導致電池充放電性能下降。在智能手機和筆記本電腦上得到普遍應用的鋰離子電池，在低于冰點的溫度下能量損失嚴重，從而限制了它們在電動汽車和高空無人機等方面的應用。
這個問題可以通過給電池增添外部加熱器和隔熱材料來緩解，但電池重量會有很大增加。日前，Chao-Yang Wang及同事發表在《Nature》上的一篇文章表示，通過向一個傳統電池內部添加一條具有特定電阻的金屬箔，研發出了一種 “全天候”鋰離子電池。在低溫下，電流經由該金屬箔流動，從而因電阻而生熱。當該電池的內部溫度升高到零度以上時，一個開關被觸發，從而使電池恢復正常工作。相對于普通鋰離子電池，在放電量增加的同時，電池容量只會有少量損失。下圖是電池內部插入金屬箔的示意圖。該裝置可以快速地向電極和電解液傳熱。關閉激活終端（activation terminal）和負極之間的開關即可激活該自動加熱功能。
研究人員分析了不同溫度下該電池的性能，下圖為?20?°C時，激活電壓Vact = 0.4 V，隨后1C倍率放電。電池溫度從?20°C上升到0°C花了約 20秒，年代和1 C放電之后發生在~ 0°C電池核心溫度而不是?20°C的環境溫度。隨后電池放電時電池核心溫度為~0°C，而不是?20?°C的環境溫度。
研究人員還發現，該電池的耐久性很強，如下圖所示，具有很好的實用性。
參考文獻：
Lithium-ion battery structure that self-heats at low temperatures,Nature 529, 515–518
*本文系原創整理文章，如需轉載請注明出處！
點擊標題，查看相關閱讀：
