通常的鋰離子電池在華氏50度（10攝氏度）以下就無法迅速充電。但近日，美國賓州大學的一組工程師研製出了一種能夠自加熱的鋰離子電池，不論天氣多寒冷也能快速充電。該研究結果發表於《美國國家科學院院刊》。
科學家曾開發過一種能夠自加熱的電池，以避免電池在接近凝點時電力枯竭。同樣的原理運用到充電電池上，就能保障充電電池可以在15分鐘內完成快充，即使環境溫度低至華氏-45度。
這一自加熱電池採用了一端與電池負極相連，另一端延伸到電池外成為第三極的鎳箔。有一個開關裝置與溫度感應元件相連，當探得外部溫度低於室溫時，開關啟動讓電子沿著鎳箔運動形成迴路。很快，電阻加熱的效應使得鎳箔被加熱，從而提高了電池內部的溫度，當內部溫度高於室溫時，開關斷開，電流就流進電池完成充電。“新電池獨特之處在於，先加熱後充電這個過程是全自動的。”賓州大學電化學工程中心主任、材料科學工程學教授王朝陽說。“所以不需要改造已有的充電站。加熱與充電的控制裝置在電池內部，也不需要特殊的充電設備。”
報告發現，這種自加熱電池在華氏32度（攝氏零度）時可以承受4500輪每次15分鐘的循環充電，容量僅損耗20%，這約相當於駕駛28萬英里（約45萬公里）所需的動力，使用壽命達12.5年，大大超過了大多數電池的保質期。普通電池在相同條件下測試，僅50次充電週期後就出現20%的容量衰退。
鋰離子電池在華氏50度以下快速充電能力有所下降，因為在這種低溫下鋰離子與石墨材質的負極無法平滑地融合，會在陽極的表面形成樹枝狀金屬鋰（鋰枝晶）。沉積形成的鋰鍍層不僅會降低電池的容量，還能生成帶電枝晶並導致危險狀況發生。目前在如此低溫下，唯一避免鋰鍍層形成的辦法就是長時間緩慢地充電。
讓電池加熱到超過形成鋰鍍層的門檻，不論通過加熱環境溫度還是電池內部加熱，都可以避免鋰鍍層的產生，電池容量也就得到保持。
“這種廣泛適應性快速充電法還可以讓車輛生產廠家利用體積更小的電池，重量更輕、安全性更高。”王教授說。
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