电池老化原因的新解释？

即日美国斯坦福大学举行的一项对锂电池电极里细小粒子的举动研究表现，对电池疾速充电而后用于高功率疾速耗电的工作对电池的毁伤可能没有研究人员预想的辣么糟糕，而迟钝充电和耗电所带来的作用可能也被过分夸大。这项研究后果搦战了相关“超级充电”电池比迟钝充电对电极要求更高的盛行概念，来自美国斯坦福大学和美国动力部SLAC国度加快器试验室斯坦福大学质料与动力科学（SIMES）的研究人员如许说道。他们还显露科学家们或可能可以转变电池电极大概转变充电方法以晋升同一的充电和放电历程，从而延伸电池寿命。

“在充电和放电历程中电极里产生的化学历程的细节只是确定电池寿命的众多成分之一，但这一成分在这项研究以前都还未被彻底明白，”研究超级作者、美国斯坦福大学质料科学和工程学院的助理传授、SIMES的阙宗仰(William Chueh)如许说道。“我们发现了研究电池老化的新角度。”这些研究后果可以干脆应用于许多当代贸易锂电池所应用的氧化物和石墨电极。

这项研究被刊登在9月14日的期刊《天然质料》上。研究小组还包含来自美国麻省理工学院、美国Sandia国度试验室、韩国三星基础技术研究所和美国劳伦斯伯克利国度试验室的研究同盟者。

观察电池片里的离子

电池消耗的一个紧张缘故就是在充电和放电历程中，正负电极在吸收和开释电解质里的离子时本身的伸展和压缩。在这项研究里科学家们研究了由几十亿个磷酸铁锂纳米粒子构成的正电极，若大无数大概一切离子都活跃介入充电和放电历程，辣么它们会比较同一的吸收和开释离子。不过若惟有少片面粒子吸收了全部离子，辣么它们更可能碎裂和损坏，削减电池的寿命。

相关纳米粒子的特征和举动，与以前的研究产生了相互辩论的概念。为了进一步骤查毕竟，研究人员生产了小型硬币电池，行使差别的电流对它们举行差别时长的充电，而后迅速将它们分开并清洗组件从而制止充电/放电历程。随后科学家们将电极切成很薄的片并将它们送至伯克利国度试验室行使超级光源同步加快器的集中的X设线举行检验。

疾速放电的新看法

“我们一次可以研究上千个电极纳米粒子并拍摄充电和放电历程中差别阶段的快照，”研究首席作者、斯坦福大学的研究生李一洋（Yiyang Li）如许说道。“这项研究是首项在差别充电和放电前提下对充放电历程举行的细致所有观察。”

通过行使MIT研发的一个成熟模子剖析数据，研究人员发现在充电历程中惟有少片面纳米粒子吸收和开释离子，即便这个历程产生的很迅速。但当电池放电时，风趣的事产生了：跟着放电速度增长超过必然的极限，越来越多粒子首先同步吸收离子，转变成一个加倍同一、妨碍较少的模式。这评释科学家们可能可以歪曲电极质料大概这个历程从而在包管较长电池寿命的前提下，大概更快的充电和放电速度。

据李显露，接下来一步就是在上百次乃至是上千次的轮回里运转电池电极从而模拟实在世界的环境。科学家们有望能够拍摄电池在充电和放电历程中的快照，而非中缀这个历程并将电池组件分开。这应该可以产生加倍现实的看法，且这个历程可以在同步加快器里，比方ALS大概SLAC斯坦福同步加快器辐射光源里举行。李还显露当前研究小组正在与工业界亲切同盟，观察这些发现将怎样应用于运输和电子花费品平台。

这项研究获得了韩国三星基础技术研究所环球创新拓展项目、斯坦福工程学院和普雷科特动力学院、三星-MIT动力应用的质料计划项目以及美国动力部的资金支撑。

本文用于传递优惠消息，节减甄选时间，后果仅供参考。