美國科學(xué)家發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志的論文說，鋰離子電池中的鋰離子濃度會發(fā)生漲落變化，這解釋了鋰離子電池壽命變短的原因，并有望幫助開發(fā)充電更快、待機時間更久的電池。 由美國能源部布魯克黑文國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)的一個研究團隊近日發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池產(chǎn)生電流時，若電池的電極是由納米粒子制成的，納米粒子部分區(qū)域里的鋰離子濃度會先上升，然后下降，而非此前一直認(rèn)為的濃度會持續(xù)增加。晶格是晶體內(nèi)部的粒子按一定幾何圖形排列而成的結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的工作原理是鋰離子在正負(fù)極晶格間移動，充電時，鋰離子從正極流到負(fù)極，放電時正相反。 “與海綿吸水類似，我們看到納米粒子里鋰離子的總濃度在不斷增加，”主持該研究的布魯克黑文國家實驗室可持續(xù)能源技術(shù)部科學(xué)家王馮說，“但與水不同，鋰離子會選擇性地從某些區(qū)域流出，這造成晶格間鋰離子濃度不一致。” 所以在鋰電池生產(chǎn)過程中一定需要用鋰電混合機把鋰電池的原料充分的攪拌均勻，讓晶體的排列更細(xì)致。 研究人員指出，鋰離子進(jìn)入晶格前，晶格的結(jié)構(gòu)很均勻，一旦鋰離子進(jìn)入，就會拉伸晶格，當(dāng)鋰離子流出時，晶格又收縮了。鋰離子的不均勻運動可能造成持久性損害，原因是它使電池內(nèi)活性成分的結(jié)構(gòu)變形，并可能導(dǎo)致電池疲勞失效。 研究人員推測這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在其他高性能電池的化學(xué)物質(zhì)中，該研究結(jié)果可有助于開發(fā)充電時間更短、待機時間更長的電池。 |
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