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为何电池用越久电量就越少纳米晶体作怪

发布时间:2020-03-23 14:29:30 阅读: 来源:珍珠岩防火隔离带厂家

电池的耐用程度一直让研究人员非常纠结,由于不管电池的容量多大,如果不能重复屡次充电就没有意义。我们都知道锂电池会随着使用而减少容量,但历来就没有人知道为何。近日,美国能源机构发现了电池“衰老”的缘由:纳米尺寸的晶体。

学者仔细研究了现代电池阴阳极的材料,他们发现这些材料直接会在使用进程中遭到腐蚀,但腐蚀的机制还没有明确。Brookhaven National Laboratory的团队通过透射电子显微镜视察高质量镍氧阴极,并记录它们在反复充放电时的变化。

该实验表明,当锂离子通过阴阳极的时候,会“卡”在离子通道当中,它们会和镍氧化物反应,并生成微小的晶体。这些晶体会改变电池内部的结构,并让其他离子没法高效的反应,从而减少了可用的电池容量。使人惊讶的是,这样的衰弱是随机的,并没有任何规律可言。

锂电池不够完善的缘由在于,电池的元件本来就不完善。不管我们多么注意阴阳极的结构,微小的损伤就会产生晶体。就像煮水的时候,表面不平的容器更容易让热水产生气泡。可以这样说,只要电池材料有缺口,纳米晶体就会产生。

左图箭头所指:锂离子通道;右图为原子丢失层

美国能源机构还发起了第二项研究,探索充电速度对电池容量的影响。他们发现,现代电池体积愈来愈小,这反而会减短电池的寿命。电池的体积越大,充电速度越快,纳米晶体构成的就越慢。

所以有甚么方法可以预防纳米晶体的产生呢?最少让这个进程变得更慢吧。理论上是有解决方法的。学者发现用一种原子沉积物,它可以填充电池材料的缺点,这最少能够减缓纳米晶体的产生。这样的方法虽然治标不治本,但它最少能够让电池在不牺牲耐用度的条件下减小体积。固然,学者们也在想办法打破这些晶体,并让老旧的电池“重生”。

这项研究可能比增加电池容量还来的有价值。对硬件来讲,产品的寿命取决于他们能够充放电多少次。目前,很多硬件使用不可拆卸的电源系统,这项研究可能可以让我们不再做“电奴”。

Via:Extreme Tech

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