據外媒報道, 當冬季氣候變冷後, 車輛往往易出問題. 電動車也有類似情況, 當溫度降至冰點時, 鋰離子電池的電量會流失. 如今, 研究人員提供了一項新策略, 用於規避電池動力驟降 (plunging battery kinetics) . 在研究中涉及了一款電池系統, 採用了耐寒型硬碳陽極及功能強大的富鋰陰極 (lithium-rich cathode) .
'非石墨烯化 (Non-graphitizable) ' 或 '硬 (hard) ' 碳是電池內的一款低成本電極材料, 且頗具市場前景. 即使在低溫下, 可展現其快速的嵌鋰能力 (intercalation kinetics of lithium ions) . 在電池充放電期間, 鋰離子可通過電解質從陽極移動至陰極, 反之亦然.
若採用陽極材料 (負極材料) 通常採用石墨, 可容納預儲的鋰離子, 當有鋰離子進入後, 其體積會發生變化, 確保電芯的使用壽命更長, 充放電時可實現快速反應動力學. 現已證實, 預鋰化硬碳 (Prelithiated hard carbon) 是一款功能強大的鋰離子電容器材料. 然而, 預鋰化工藝很複雜, 也很費錢, 其涉及到純鋰電極.
相較於尋找其他的鋰電極, 研究人員引入了一款富鋰釩磷酸釩 (lithium-rich vanadium phosphate) 陰極, 可用於鋰化及常規電池操作. 在首次充電過程中, 鋰離子從陰極向陽極流動時, 會損失部分鋰離子. 在該過程中, 鋰離子會嵌入並存儲. 然後, 研究人員將鋰離子減少的磷酸釩陰極與預鋰化硬碳陽極 (LixC) , 從而形成鋰離子電池工作系統. 據研究人員解釋, 該款電池保留了常規鋰離子電池的高能量密度, 同時還展現了類似超級電容的的高電量及長使用壽命.
此外, 在零下40攝氏度下, 其電量保有量佔到總量的2/3. 相較之下, 常規鋰電池的電量保有量只有10%. 這主要得益於磷酸釩陰極的天然特性及預鋰化硬碳陽極的快速反應動力學. 目前, 研究人員還在進行進一步測試, 從而提升該款電化學電池的其他參數.
但該款產品存在一個瑕疵, 在極寒條件下, 其電解質將喪失導電性. 若能解決該問題, 該電池系統或許能提供具有吸引力的產品設計, 實現其最佳性能, 提升電動車發動機的抗寒能力.
