電量越用越少 鋰離子電池“衰老”的秘密

電池的耐用程度一直讓研究人員非常糾結，因為無論電池的容量多大，如果不能重復多次充電就沒有意義。我們都了解鋰離子電池會隨著使用而減少容量，但從來就沒有人了解為什么。近日，美國能源機構發現了電池“衰老的原由：納米尺寸的晶體。

學者仔細研究了現代電池陰陽極的材料，他們發現這些材料筆直會在使用過程中受到腐蝕，但腐蝕的機制尚未明確。BrookhavenNationalLaboratory的團隊通過透射電子顯微鏡觀察高質量鎳氧陰極，并記錄它們在反復充放電時的變化。

該試驗聲明，當鋰離子通過陰陽極的時候，會“卡在離子通道當中，它們會和鎳氧化物反應，并生成微小的晶體。這些晶體會改變電池內部的結構，并讓其他離子無法高效的反應，從而減少了可用的電池容量。令人驚愕的是，這樣的衰弱是隨機的，并沒有任何規律可言。

鋰離子電池不夠完美的原由在于，電池的元件本來就不完美。無論我們多么留意陰陽極的結構，微小的損傷就會萌生晶體。就像煮水的時候，表面不平的容器更容易讓熱水萌生氣泡。可以這樣說，只要電池材料有缺口，納米晶體就會萌生。

左圖箭頭所指：鋰離子通道；右圖為原子丟失層

美國能源機構還發起了第二項研究，探索充電速度對電池容量的影響。他們發現，現代電池體積越來越小，這反而會減短電池的壽命。電池的體積越大，充電速度越快，納米晶體形成的就越慢。

所以有哪些辦法可以防止納米晶體的萌生呢？至少讓這個過程變得更慢吧。理論上是有處理辦法的。學者發現用一種原子沉積物，它可以填充電池材料的缺陷，這至少能夠減緩納米晶體的萌生。這樣的辦法雖然治標不治本，但它至少能夠讓電池在不犧牲耐用度的前提下減小體積。當然，學者們也在想方法打破這些晶體，并讓老舊的電池“重生。

這項研究可能比增加電池容量還來的有價值。對于硬件來說，產品的壽命取決于他們能夠充放電多少次。目前，很多硬件使用不可拆卸的電源系統，這項研究可能可以讓我們不再做“電奴。

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