解析锂电池老化的秘密

锂电池老化的秘密

电池的使用范围一直是研究人员关注的问题，因为不管电池有多大，不多次充电是没有意义的。我们都知道锂电池在使用时会降低容量，但没有人知道为何。最近，美国能源机构发现了电池老化的原因:纳米级晶体。

学者们对现代电池的正极和负极材料进行了仔细的研究，发现这些材料在使用过程中会受到直接的腐蚀，但是腐蚀的机理并不清楚。布鲁克海文国家实验室团队在透射电子显微镜下研究了高质量的镍氧阴极，并记录了它们在反复充电和放电时的变化。

用得越多，用得越少

实验表明，当锂离子通过正极和负极时，它们会卡在离子通道中，与镍氧化物发生反应，形成微小的晶体。这些晶体改变了电池的内部结构，使得其他离子无法有效反应，从而降低了电池的可用容量。令人惊讶的是，这种弱点是随机的，而不是规律的。

锂电池不完美的原因是它的组件不完美。无论我们多么注意阳极和阴极的结构，都会对晶体出现轻微的损伤。就像沸水相同，不平整的表面使热水更容易起泡。可以认为纳米晶体是在电池数据出现缺口时出现的。

用得越多，用得越少

左图箭头所指:锂离子通道;原子损耗层显示在右边

美国能源机构还启动了第二项有关充电速度对电池容量影响的研究。他们发现，现代电池越来越小，这反过来又缩短了它们的寿命。电池越大，充电越快，纳米晶体的形成就越慢。

那么我们可以做些什么来阻止纳米晶体的出现呢?至少让它慢一点。有一个理论上的解决办法。研究人员发现，通过使用原子沉积，他们可以填补电池数据的缺陷，这至少可以减缓纳米晶体的发展。这种办法虽然可以减轻痛苦，但至少可以让电池在不牺牲容量的情况下缩小。当然，学者们也在想方法打破晶体，再生旧电池。

这项研究可能比新增电池容量更加有价值。关于硬件来说，产品的寿命取决于它们的充放电次数。现在，随着许多硬件使用无法断开的电力系统，这项研究可能让我们不再是电力奴隶。

声明： 本站所发布文章部分图片和内容自于互联网，如有侵权请联系删除