美国宾夕法尼亚州立大学的研究小组开发出一种具有快速自发热功能的锂离子电池。这一新型电池的出现有望弥补传统锂离子电池在0℃以下低温环境中性能下降、掉电快的短板，让电子产品在低温环境中高效运行成为可能。

锂离子电池重量轻、能量密度高、无公害、无记忆效应，经过几十年的发展已成为目前最常见的电池产品，无论是手机、笔记本电脑，还是电动汽车中都能看到它们的身影。但一旦置身0℃以下的低温环境，电池性能就会大幅下降，使用设备相应的待机时间也会显著缩短。虽然这个问题可以通过在电池上增加额外的加热器或保温材料来部分解决，但如此一来会增加电池的重量和体积，尤其对如无人机等对重量敏感的设备而言，效果并不理想。

新研究通过改变传统锂离子电池结构的办法破解了这一难题。宾夕法尼亚州立大学的王朝阳和他的同事发表在最新一期《自然》杂志上的论文称，他们在电池中加入了通电后能发出热量的镍箔。经过特殊的设计，只要环境温度低于0℃，电池中一部分电流就会改变流向，流过镍箔，产生热量，像一片能反复利用的“暖宝宝”一样为电池保暖；而一旦电池内部温度超过0℃，流向“暖宝宝”的电流就会被切断，让电池恢复到普通工作状态。

图：(a): 自加热锂离子电池原理示意图，除了传统锂离子电池需要的阳极，阴极和电解质三部分之外，自加热锂离子电池还多出了金属箔；插入金属箔（metal foil）来产生热量，在低温内部加热，并快速地热传递到电极和电解质。这种自发热功能是通过关闭激活端子和负极端子之间的开关被激活的。(b):当Vact=0.4伏（插图所示）激活时,电池电压和温度演变规律。电池温度从零下20℃升高到0℃只需要大约20秒和之后的1C放电发生时，电池芯温度为0℃，而不是环境温度的零下20℃。

在实验中，研究人员将电池从零下30℃加热到0℃，整个过程只要半分钟，同时消耗电池5.5%的电量。与低温中性能下降造成的电量损失相比，这个数值微不足道。

图：自加热锂离子电池的性能

研究人员称，由于只有一小部分能量用于自身加热，除普通的消费电子产品外，这种新型电池结构未来还有望在电动汽车、极地与太空探索中获得应用。

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看到这个消息，“电子产品控”应该很高兴，虽生活在寒冷的冬季，也因各种“超长待机”而不再浑觉乏味无趣。实际上，我们不得不佩服设计者的智慧——加入特殊的材料，改变传统的结构，在看似无解的历史难题中，竟然创造出原本没有的“自热”功能。按照这个思路，或许未来还会根据不同的需要，创造出更多类型的“锂电池+”。

文章链接：Lithium-ion battery structure that self-heats at low temperatures

消息链接：Self-heating lithium-ion battery could beat the winter woes

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（本文文字来源：中国科技网；图片来自发表文章，由e科网插入编辑）

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