中國的研究人員開發出一種電池，其有機化合物電極可在-70攝氏度下工作，遠低於鋰離子電池失去大部分導電和儲存能量的溫度。這些發現可以幫助工程師開發適合承受最冷的外層空間或地球上最寒冷地區的技術。
雖然電池可以在相對寒冷的氣候下運行，但它們有其限制。當溫度達到-20攝氏度時，大多數性能僅為其最佳水平的50％，而-40攝氏度時，鋰離子電池的室溫容量僅為其12％左右。這可能會嚴重限制在溫度可能下降到-157攝氏度的空間操作電池，甚至在溫度低於-50攝氏度的加拿大和俄羅斯部分地區操作電池。
但是一組電池研究人員發現了一種即使在其他電池可能發生故障的情況下仍能正常工作的設計“眾所周知，電解質（電極之間攜帶離子的化學介質）和電極（帶正電的陰極和帶負電的陽極）對電池性能都有很大的影響，”電池組的電池Yong-yao Xia博士說。中國上海復旦大學化學系研究員。
當它變冷時，鋰離子電池經常使用的基於酯的常規電解質變成緩慢的導體，並且在電解質和電極的界面處發生的電化學反應難以繼續 - 這意味著鋰離子電池不會在超寒冷的氣候中保持得很好。這是一直困擾研究人員的問題。
該團隊嘗試使用基於酯（乙酸乙酯）的電解質，該電解質具有低的凝固點，即使在極低的溫度下也能夠進行充電。對於電極，他們使用兩種有機化合物 - 聚三苯胺（PTPAn）陰極和1,4,5,8-萘四甲酸二酐（NTCDA）衍生的聚酰亞胺（PNTCDA）陽極。與鋰離子電池中使用的電極不同，這些有機化合物不依賴於嵌入 - 將離子連續積分到分子基質中的過程，分子基質隨著溫度下降而減慢。
Xia說：“受益於乙酸乙酯電解質和有機聚合物電極，可再充電電池可在-70攝氏度的超低溫下正常工作。
夏和他的團隊認為，這可能是一個更優雅的解決方案，而不是其他嘗試在極端溫度下提升鋰離子電池功能的解決方案。其他電池研究人員試圖通過開發添加劑來外部加熱電池或使用液化氣體電解質來解決這個問題，但是這些解決方案需要額外的材料來增加額外的重量。
夏認為電池的組成也有其他許多生產友好品質。 “與傳統鋰離子電池中含有過渡金屬的電極材料相比，有機材料豐富，價格低廉，對環境無害，”他說。他估計電極材料的價格約為鋰離子電池電極價格的三分之一。
但是，電池在準備離開實驗室之前仍需要進行一些調整。 Xia認為，與商用鋰離子電池相比，電池的比能量（單位質量能量）仍然較低，裝配工藝需要進一步優化。“儘管比能量低，但它提供了最多的Xia說：“在專業領域的應用潛力很大。
作者感謝國家自然科學基金和國家重點研究發展計劃的資金支持。
