锂电池以创纪录的低温运行
中国的研究人员开发出一种电池，其有机化合物电极可在-70摄氏度下工作，远低于锂离子电池失去其大部分传导和储存能量的温度。这些发现可以帮助工程师开发适合承受最冷的外层空间或地球上最寒冷地区的技术。
虽然电池可以在相对寒冷的气候下运行，但它们有其限制。当温度达到-20摄氏度时，大多数性能仅为其最佳水平的50％，而-40摄氏度时，锂离子电池的室温容量仅为其12％左右。这可能会严重限制在温度可能下降到-157摄氏度的空间操作电池，甚至在温度低于-50摄氏度的加拿大和俄罗斯部分地区操作电池。
但是一组电池研究人员发现了一种即使在其他电池可能发生故障的情况下仍能正常工作的设计“众所周知，电解质（电极之间携带离子的化学介质）和电极（带正电的阴极和带负电的阳极）对电池性能都有很大的影响，”电池组的电池Yong-yao Xia博士说。中国上海复旦大学化学系研究员。
当它变冷时，锂离子电池经常使用的基于酯的常规电解质变成缓慢的导体，并且在电解质和电极的界面处发生的电化学反应难以继续 - 这意味着锂离子电池不会在超寒冷的气候中保持得很好。这是一直困扰研究人员的问题。
该团队尝试使用基于酯（乙酸乙酯）的电解质，该电解质具有低的凝固点，即使在极低的温度下也能够进行充电。对于电极，他们使用两种有机化合物 - 聚三苯胺（PTPAn）阴极和1,4,5,8-萘四甲酸二酐（NTCDA）衍生的聚酰亚胺（PNTCDA）阳极。与锂离子电池中使用的电极不同，这些有机化合物不依赖于嵌入 - 将离子连续积分到分子基质中的过程，分子基质随着温度下降而减慢。
Xia说：“受益于乙酸乙酯电解质和有机聚合物电极，可再充电电池可在-70摄氏度的超低温下正常工作。
夏和他的团队认为，这可能是一个更优雅的解决方案，而不是其他尝试在极端温度下提升锂离子电池功能的解决方案。其他电池研究人员试图通过开发添加剂来外部加热电池或通过使用液化气体电解液来解决这个问题，但是这些解决方案需要额外的材料来增加额外的重量。
夏认为电池的组成也有其他许多生产友好品质。 “与传统锂离子电池中含有过渡金属的电极材料相比，有机材料丰富，价格低廉，对环境无害，”他说。他估计电极材料的价格约为锂离子电池电极价格的三分之一。
但是，在准备离开实验室之前，电池仍需要进行一些调整。 Xia认为，与商用锂离子电池相比，电池的比能量（单位质量能量）仍然较低，装配工艺需要进一步优化。“尽管比能量低，但它提供了最多的Xia说：“在专业领域的应用潜力很大。
作者感谢国家自然科学基金和国家重点研究发展计划的资金支持。
