眾所周知，鋰離子電池在寒冷天氣中表現(xiàn)不佳。這會對一些重要應(yīng)用產(chǎn)生影響，如在威斯康星州的冬天啟動一輛電動汽車，以及在火星上操控無人機。據(jù)外媒報道，美國能源部SLAC國家加速器實驗室（Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory）發(fā)現(xiàn)這一問題中存在被忽視的方面：在零攝氏度以下的環(huán)境中儲存鋰離子電池，電池中的某些部分會出現(xiàn)裂紋，并與周圍材料分離，從而降低電存儲容量。

（圖片來源：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。當電池運行時，電子會流入正極部分。初始研究發(fā)現(xiàn)，比起在較暖環(huán)境中儲存的電池，在零攝氏度以下儲存正極，會導致電池在充電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過去幾年一直在研究的機器學習技術(shù)結(jié)合起來。通過這種組合，可以識別單個正極粒子。這意味著該團隊可以同時研究數(shù)千個粒子，而用眼睛僅僅能識別少數(shù)粒子。
       總體而言，通過這些方法，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)對溫度變化時的膨脹和收縮方式也不同，極端的寒冷也會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。通過尋找能夠更好地適應(yīng)溫度的材料，科學家們可以解決材料分離問題。由于所有的電池都會熱脹冷縮，這對其他電池也將有所幫助。通過在電池內(nèi)設(shè)計不同的顆粒結(jié)構(gòu)，尤其是用更光滑、更不像肉丸的粒子進行構(gòu)建，將有助于防止材料破裂，并提升鋰離子電池的長期容量。

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