美國科學(xué)家發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志的論文說，鋰離子電池中的鋰離子濃度會(huì)發(fā)生漲落變化，這解釋了鋰離子電池壽命變短的原因，并有望幫助開發(fā)充電更快、待機(jī)時(shí)間更久的電池。
由美國能源部布魯克黑文國家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)近日發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池產(chǎn)生電流時(shí)，若電池的電極是由納米粒子制成的，納米粒子部分區(qū)域里的鋰離子濃度會(huì)先上升，然后下降，而非此前一直認(rèn)為的濃度會(huì)持續(xù)增加。
晶格是晶體內(nèi)部的粒子按一定幾何圖形排列而成的結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的工作原理是鋰離子在正負(fù)極晶格間移動(dòng)，充電時(shí)，鋰離子從正極流到負(fù)極，放電時(shí)正相反。
“與海綿吸水類似，我們看到納米粒子里鋰離子的總濃度在不斷增加，”主持該研究的布魯克黑文國家實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)能源技術(shù)部科學(xué)家王馮說，“但與水不同，鋰離子會(huì)選擇性地從某些區(qū)域流出，這造成晶格間鋰離子濃度不一致?！?
研究人員指出，鋰離子進(jìn)入晶格前，晶格的結(jié)構(gòu)很均勻，一旦鋰離子進(jìn)入，就會(huì)拉伸晶格，當(dāng)鋰離子流出時(shí)，晶格又收縮了。鋰離子的不均勻運(yùn)動(dòng)可能造成持久性損害，原因是它使電池內(nèi)活性成分的結(jié)構(gòu)變形，并可能導(dǎo)致電池疲勞失效。
研究人員推測(cè)這種現(xiàn)象也可能發(fā)生在其他高性能電池的化學(xué)物質(zhì)中，該研究結(jié)果可有助于開發(fā)充電時(shí)間更短、待機(jī)時(shí)間更長的電池。