在寒冷的天氣裡使用手機的話,電池消耗會比以往厲害得多,你知道原因是什麼嗎?理論上是由于天氣變冷,電池内部電阻增加,電池容量減少,導緻電池消耗比以往更多。但我們在分子水平上一直未查明确切原因。
最近,韓國基礎科學研究院(IBS)表示,它們的相關研究組在低溫下闡明了锂離子電池電解液溶劑結構,向查明電池性能低下的原因邁進了一步。锂離子電池由陽極、陰極、分離膜和電解液組成。在陰極中,锂原子分離為锂離子和電子,電子沿着電線移動,就成為供電的電流。這時锂離子通過電解液向陽極移動,在陽極再與電子結合。如果溫度下降,锂離子在從電解液向電極移動的過程中,電池内部電阻就會增加。
明确掌握锂離子溶劑結構是理解去溶劑化過程,進而解決低溫下電池性能低下問題的第一步。锂離子溶劑結構是锂離子溶于電解液時,由锂離子、周圍負離子和溶劑分子組成的結構。雖然锂離子溶劑結構是以锂離子為中心,由4個分子組成的4倍位正四面體結構。但最近接連出現了無法用正四面體解釋锂離子溶劑結構的實驗結果。
研究組使用裝有低溫裝置的“傅立葉紅外線分光鏡(FTIR)”,從常溫到零下33.15度,觀察了锂離子溶劑結構和電離過程。結果确認,锂離子溶劑結構并不局限于正四面體,而是根據溶劑環境的不同,具有三倍、四倍、五倍等多種結構。
研究者稱:“此次研究表明現有的锂離子溶劑結構相關的傳統觀念與實際不符,是一項重要的研究,為設計在低溫下也不會降低性能的新電池提供了重要線索。”
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