俄罗斯材料使电池能够在 -50°C条件 下保持电荷

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Мужчина демонстрирует мобильный телефон с информацией о прогнозе погоды в Якутске - 俄罗斯卫星通讯社, 1920, 25.06.2021
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保护锂离子电池免于在低温条件下电荷损耗的材料是由俄罗斯国立技术大学MIET(NRU MIET) 的科学家与俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学和电化学研究所的专家共同开发的。

据介绍,使用锗纳米晶体阳极将使电池拥有前所未有的“抗寒性”成为可能。该研究成果发表在Journal of Electroanalytical Chemistry期刊上。

俄罗斯国立技术大学MIET( NRU MIET) 的科学家表示,锂离子电池 (LIB) 由于结合了能量密度高、重量轻和低自放电等特点而在电子设备中备受欢迎。

然而,即使是这种类型的现代电池在严寒中也会失去大部分容量和功率。在 -20°C 时锂离子电池的容量仅为 +20°C 时的 10% 左右。

这种波动不只是电子设备普通用户的问题。今天,全球趋势是开发北极地区,那里的温度可降至-50°C 或更低。因此,科学家强调,开发新的耐寒电池是一个重要的技术问题。

© 照片 : 俄罗斯国立技术大学MIETВ России создадут аккумуляторы с беспрецедентной морозостойкостью
锂碘电池结构,阳极由纳米丝制成,不怕低温 - 俄罗斯卫星通讯社
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俄罗斯研制出前所未有的耐寒型电池 - 俄罗斯卫星通讯社
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俄罗斯材料使电池能够在 -50°C条件 下保持电荷 - 俄罗斯卫星通讯社
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为了解决这个问题,俄罗斯国立技术大学MIET(NRU MIET) 与俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学和电化学研究所的专家团队合成了一种丝状锗纳米晶体,并研究了它们作为阳极(即电池的负极)材料的功能特性。

“转换容量,即电极在正常工作期间可以释放的电荷,对于我们的阳极来说,在 -50°C 时约为 250 mAh/g。在这样的温度下,最常见的石墨阳极根本不能工作,而特殊的钛酸锂“耐寒”阳极的容量要降低到1/3至1/2。“MIET 的研究员伊利亚·加夫里林说。

科学家们表示,在-20°C 条件下,开发的锗阳极的容量是标准石墨阳极的 10 倍。同时,据他们介绍,其他“耐寒”材料存在一些缺点:工作电压低、容量低、即使在室温条件下,充电过程也非常缓慢、制造复杂等等。

“我们通过电化学方式从导电基板上的氧化锗水溶液中获取丝状锗纳米晶体。由于合成纳米结构的技术简单和性能独特,我们得以避免了许多困难,因此我们可以期待成品的成本相对较低。”俄罗斯国立技术大学MIET( NRU MIET)  副教授阿列克谢·德罗诺夫说。

此项研究是在俄罗斯科学基金会第 20-79-10312 号项目框架下进行的。

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