近日，一股新冷空氣將影響我國中東部地區，帶來4-6℃降溫，局地降溫8℃以上。凜冬季節，不僅我們自己怕冷，各類電子產品也怕冷，比如蘋果手機會“凍得”關機，電動汽車續航大幅縮水，嚴重影響使用。
那么，這些“數碼寶貝”為何如此怕冷，有沒有解決辦法?12月3日，在由中國科協調宣部主辦，中國科技新聞學會、光明網、北京理工大學共同承辦的科學麻辣燙第四期“電池革命如何重新‘定義’汽車”活動上，記者采訪了北京理工大學材料學院教授陳文杰、北京理工大學機械與車輛學院教授何洪文。
一直以來，科學家都在致力于提升電池“電力”，從鉛酸電池、鎳鎘電池再到現在的鋰離子電池，電池材料不斷變化，電池的能量密度不斷提高。
“和現有的鋰離子電池相比，鋰硫電池的能量密度可以做的更高。” 陳文杰稱，目前其研究團隊正在開發高性能電池體系，利用新的材料，提升電池的能量密度、循環性能、功率特性和安全性等。
電池在低溫環境下的性能狀態和電池電極材料有關，陳文杰介紹稱，部分電池的正極材料的低溫性能不好，不適合在低溫的時候放電，電化學反應機制在低溫時也會暫停，這是致命短板。
這種短板能否補齊呢?陳文杰告訴記者，科學家在研究中會把溫度特性作為關注點之一，專門開發低溫性能特別好的或者說穩定的電極材料，并對它評估后做進一步的優化。但是，電池電極材料做到非常寬的適用溫度范圍，難度很大。
電池性能為何不能低溫好，高溫也好?陳文杰解釋稱，因為任何一種材料都有一個溫度的適用區間，理想的狀態是適應任何一個溫度都可以，但現在達不到。研究人員會盡可能通過優化材料的配方，把溫度區間做到更寬。他說，“如果從電池熱管理方面入手，目前可能要比解決材料低溫性能更實際、更有效一些。”
電池熱管理究竟如何解決低溫掉電問題呢?何洪文表示，一方面，可以通過電池的自加熱和電池的低溫阻抗產熱，來提升電池在低溫下的性能。另一方面，在電池外部做絕熱處理，阻止電池熱量的流失。外部絕熱和內部的可控加熱結合起來，實現電池的低溫快速加熱，可以有效緩解電池低溫續航問題。
“零下20℃加熱到零度的時間只需要20秒左右，但是能量消耗占比還比較高。” 何洪文稱，現在希望充分利用電池自身的特性，提升電池的低溫加熱效率和速率，但這個工作還存在很多挑戰。
動力電池系統的性能不僅取決于單個電池的性能，鑒于動力電池組具有的“木桶效應”和充放電末期具有的“掃帚效應”，加強對動力電池組的能量、安全、耐久性管理也很重要。何洪文表示，基于模型和數據驅動是對動力電池系統管理狀態量進行估計的常用方法，通過建立電池的高精度模型，采用先進的估計算法并引入狀態反饋修正，可以有效保證電池狀態量的估計精度。(禾支)
受訪專家：北京理工大學材料學院陳文杰
北京理工大學機械與車輛學院教授何洪文
關鍵詞： 電池
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