極端環(huán)境探測與深空探索的推進，對能源裝備溫度適應(yīng)性提出嚴苛要求。記者22日從大連理工大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院胡方圓教授課題組，創(chuàng)新性提出“智能共生”鋰硫電池構(gòu)筑新策略，成功將其有效服役溫度范圍拓寬至-120℃至60℃。相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊《國家科學(xué)評論》。
胡方圓教授團隊
鋰硫電池因超高理論能量密度，是下一代高比能儲能體系核心候選者，但產(chǎn)業(yè)化長期受溫度壁壘制約。傳統(tǒng)鋰硫電池在低于-60℃極寒環(huán)境下，電化學(xué)反應(yīng)因動力學(xué)停滯而失效，現(xiàn)有加熱技術(shù)存在能量損耗、短路風(fēng)險等局限。
團隊跳出傳統(tǒng)材料改性思維，打造“智能共生”系統(tǒng)，集成微型溫度傳感器、智能控制芯片與磁響應(yīng)正極材料。傳感器實時捕捉溫度，芯片動態(tài)調(diào)控交變磁場，特制正極對磁場響應(yīng)，基于多物理場協(xié)同效應(yīng)，可使電池在低溫環(huán)境中能夠像生物一樣自適應(yīng)自調(diào)節(jié)，突破低溫轉(zhuǎn)化壁壘。
“智能共生”電池的理論示意圖與優(yōu)勢
“智能共生”鋰硫軟包電池可在-20℃至-120℃外部環(huán)境下穩(wěn)定服役。同時在不同低溫環(huán)境下，磁場對動力學(xué)的改善（收集系數(shù)）具有高度可逆性與穩(wěn)定性。軟包電池性能通過第三方測試，并出具報告。
該成果不僅突破材料科學(xué)領(lǐng)域難題，其物理場動態(tài)調(diào)控原理可拓展至其他電化學(xué)儲能體系，為低溫服役動力電池開發(fā)開辟新路徑，有望應(yīng)用于我國臨近空間、極地科考等重大戰(zhàn)略領(lǐng)域。
（大連理工大學(xué)供圖）
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