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详细介绍锂电池衰老的密秘

详细介绍锂电池衰老的密秘

来源:
2021/12/03 09:55
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【摘要】:

  衰老的秘密

  电池续航里程一直是研究人员关注的问题,因为无论电池有多大,不多次充电是没有意义的。我们都知道锂电池在使用过程中会降低容量,但没有人知道原因。最近,美国能源署发现了电池老化的原因:纳米级晶体。

  研究人员仔细研究了现代电池的正极材料和正极材料,发现这些材料在使用过程中会直接腐蚀,但腐蚀机理尚不清楚。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。

  你用得越多,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,与氧化镍发生反应,形成微小的晶体。这些晶体会改变电池的内部结构,使其他离子无法有效反应,从而降低电池的可用容量。令人惊讶的是,这种弱点是随机的,而不是规律性的。

  锂电池不完美的原因在于其组件不完美。无论我们如何注意阳极和阴极的结构,都会有轻微的晶体损伤。就像沸水一样,不均匀的表面会使热水更容易起泡。人们认为,当电池数据出现缺口时,纳米晶体就会出现。

  你用得越多,用得越少

  左箭头:锂离子通道;右边为原子损失层

  美国能源署(US Energy Agency)还启动了第二项关于充电速度对电池容量影响的研究。他们发现,现代电池变得越来越小,这反过来又降低了它们的寿命。电池越大,充电越快,纳米晶体形成的速度就越慢。

  那么,怎样才能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方案。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空白,这至少可以减缓纳米晶体的发展。这减少了疼痛,但至少让电池在不牺牲容量的情况下缩小。当然,研究人员也在研究打破晶体并使旧电池再生的方法。

  这项研究可能比新的电池容量更有价值。对于硬件,产品的寿命取决于充放电的次数。现在,由于许多硬件使用的电力系统无法关闭,这项研究可以帮助我们停止成为电力的奴隶。

 

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