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，這是舊手機耗電更快的原因。美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校領(lǐng)銜的國際研究團隊揭示了電池性能退化的根本原因。這些發(fā)現將有助于開(kāi)發(fā)更好的電池，從而使電動(dòng)汽車(chē)駛得更遠、續航更久，同時(shí)也將推動(dòng)儲能技術(shù)發(fā)展，加快向清潔能源轉變。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，即電池內部的化學(xué)反應會(huì )隨時(shí)間推移而減少儲存的能量并降低電池容量。由于自放電，大多數電動(dòng)汽車(chē)電池在使用7—10年后就需更換。

此次，研究團隊著(zhù)手調查自放電的原因。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(陽(yáng)極)移動(dòng)到另一側(陰極)。在此過(guò)程中，這些帶電離子的流動(dòng)形成電流，為電子設備供電。給電池充電會(huì )使帶電離子的流動(dòng)方向反轉，并將它們返回陽(yáng)極。

過(guò)去認為，電池自放電是因為充電時(shí)并非所有的鋰離子都會(huì )返回陽(yáng)極，導致可用于形成電流和提供電力的帶電離子數量減少。

在美國阿貢國家實(shí)驗室的先進(jìn)光子源(一種強大的X射線(xiàn)機)的幫助下，研究團隊發(fā)現，電池電解質(zhì)中的氫分子會(huì )移動(dòng)到陰極，并占據鋰離子通常結合的位置。結果，鋰離子在陰極上的結合位點(diǎn)減少，導致電流減弱，電池容量降低。