新發(fā)現(xiàn)！快充造成鋰電池容量衰減的原因

導(dǎo)讀美國(guó)科學(xué)家將快速充電的鋰離子電池置于顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)以較高的速率充電會(huì)加速損壞石墨陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)，甚至在少量循環(huán)后造成容量損失。

從鋰離子和其他儲(chǔ)能技術(shù)中獲取更多，是全世界科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。電池已經(jīng)為能源轉(zhuǎn)型做出了寶貴的貢獻(xiàn)，但仍有大量的挑戰(zhàn)和改進(jìn)有待完成。

雖然很多研究都集中在對(duì)顯示出儲(chǔ)能應(yīng)用前景的全新材料的研究上，但對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，從已有的技術(shù)中榨取更多，并了解其限制背后的機(jī)制，也是一個(gè)有價(jià)值的前景。更快的充電給如今的電池帶來(lái)了挑戰(zhàn)，特別是與電動(dòng)汽車應(yīng)用相關(guān)的挑戰(zhàn)，了解快速充電所需的更高電流如何在電池內(nèi)造成損害和性能損失是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家最近研究的重點(diǎn)。

該小組采用了未在電池內(nèi)循環(huán)甚至未暴露于電解液的“原樣”石墨陽(yáng)極，并將其與另一個(gè)從經(jīng)歷了幾個(gè)快速充電循環(huán)的電池中取出的陽(yáng)極進(jìn)行了比較。兩種陽(yáng)極都使用復(fù)雜的成像和表征技術(shù)進(jìn)行了檢查，除了電鍍——電解液中的鋰被永久地沉積在陽(yáng)極的表面，而不是可逆地儲(chǔ)存在石墨顆粒中，該小組注意到陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)一步降低了其容量。

阿貢科學(xué)家Daniel Abraham解釋道“基本上，我們看到的是石墨中的原子網(wǎng)絡(luò)變得扭曲，這阻止了鋰離子在顆粒內(nèi)找到它們的‘家’。相反，它們?cè)陬w粒上盤旋，這種效應(yīng)似乎會(huì)增加電池的充電速度，甚至在僅僅幾個(gè)循環(huán)之后就可以看到。關(guān)鍵是要找到防止這種組織損失的方法，或者以某種方式修改石墨顆粒，使鋰離子能夠更有效地嵌入?！?/p>

該小組建議，提高電池的截止電壓或增加石墨顆粒晶格中的空間可能是潛在的解決方案，但也都會(huì)有各自的缺點(diǎn)。然而，對(duì)電鍍和性能損失背后機(jī)制的進(jìn)一步了解，應(yīng)該為研究人員尋找解決方案打開了新的大門。

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