電池性能退化原因揭示

電池會(huì)隨時(shí)間推移而逐漸喪失容量，這是舊手機(jī)耗電更快的原因。美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)揭示了電池性能退化的根本原因。這些發(fā)現(xiàn)將有助于開發(fā)更好的電池，從而使電動(dòng)汽車駛得更遠(yuǎn)、續(xù)航更久，同時(shí)也將推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，加快向清潔能源轉(zhuǎn)變。研究成果發(fā)表在新一期《科學(xué)》雜志上。

多年來(lái)，科學(xué)家一直在嘗試使用鎳、鎂等元素替代鋰離子電池中的鈷。但這些電池的自放電率更高，即電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會(huì)隨時(shí)間推移而減少儲(chǔ)存的能量并降低電池容量。由于自放電，大多數(shù)電動(dòng)汽車電池在使用7—10年后就需更換。

此次，研究團(tuán)隊(duì)著手調(diào)查自放電的原因。在典型的鋰離子電池中，攜帶電荷的鋰離子通過(guò)電解質(zhì)，從電池的一側(cè)(陽(yáng)極)移動(dòng)到另一側(cè)(陰極)。在此過(guò)程中，這些帶電離子的流動(dòng)形成電流，為電子設(shè)備供電。給電池充電會(huì)使帶電離子的流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，并將它們返回陽(yáng)極。

過(guò)去認(rèn)為，電池自放電是因?yàn)槌潆姇r(shí)并非所有的鋰離子都會(huì)返回陽(yáng)極，導(dǎo)致可用于形成電流和提供電力的帶電離子數(shù)量減少。

在美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光子源(一種強(qiáng)大的X射線機(jī))的幫助下，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，電池電解質(zhì)中的氫分子會(huì)移動(dòng)到陰極，并占據(jù)鋰離子通常結(jié)合的位置。結(jié)果，鋰離子在陰極上的結(jié)合位點(diǎn)減少，導(dǎo)致電流減弱，電池容量降低。