解析鋰電池老化的秘密

鋰電池老化的秘密

電池的使用范圍一直是研究人員關注的問題，因為不管電池有多大，不多次充電是沒有意義的。我們都知道鋰電池在使用時會降低容量，但沒有人知道為何。最近，美國能源機構發現了電池老化的原因:納米級晶體。

學者們對現代電池的正極和負極材料進行了仔細的研究，發現這些材料在使用過程中會受到直接的腐蝕，但是腐蝕的機理并不清楚。布魯克海文國家實驗室團隊在透射電子顯微鏡下研究了高質量的鎳氧陰極，并記錄了它們在反復充電和放電時的變化。

用得越多，用得越少

實驗表明，當鋰離子通過正極和負極時，它們會卡在離子通道中，與鎳氧化物發生反應，形成微小的晶體。這些晶體改變了電池的內部結構，使得其他離子無法有效反應，從而降低了電池的可用容量。令人驚訝的是，這種弱點是隨機的，而不是規律的。

鋰電池不完美的原因是它的組件不完美。無論我們多么注意陽極和陰極的結構，都會對晶體出現輕微的損傷。就像沸水相同，不平整的表面使熱水更容易起泡。可以認為納米晶體是在電池數據出現缺口時出現的。

用得越多，用得越少

左圖箭頭所指:鋰離子通道;原子損耗層顯示在右邊

美國能源機構還啟動了第二項有關充電速度對電池容量影響的研究。他們發現，現代電池越來越小，這反過來又縮短了它們的壽命。電池越大，充電越快，納米晶體的形成就越慢。

那么我們可以做些什么來阻止納米晶體的出現呢?至少讓它慢一點。有一個理論上的解決辦法。研究人員發現，通過使用原子沉積，他們可以填補電池數據的缺陷，這至少可以減緩納米晶體的發展。這種辦法雖然可以減輕痛苦，但至少可以讓電池在不犧牲容量的情況下縮小。當然，學者們也在想方法打破晶體，再生舊電池。

這項研究可能比新增電池容量更加有價值。關于硬件來說，產品的壽命取決于它們的充放電次數。現在，隨著許多硬件使用無法斷開的電力系統，這項研究可能讓我們不再是電力奴隸。

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