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簡述美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的鋰離子電池壽命變短原因

鉅大LARGE  |  點擊量:476次  |  2022年03月14日  

美國科學(xué)家發(fā)表于最新一期《科學(xué)進展》雜志的論文說,鋰離子電池中的鋰離子濃度會發(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、待機時間更久的電池。


由美國能源部布魯克黑文國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)的一個研究團隊近日發(fā)現(xiàn),當(dāng)電池產(chǎn)生電流時,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先上升,然后下降,而非此前一直認為的濃度會持續(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極晶格間移動,充電時,鋰離子從正極流到負極,放電時正相反。


“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驗室可持續(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,鋰離子進入晶格前,晶格的結(jié)構(gòu)很均勻,一旦鋰離子進入,就會拉伸晶格,當(dāng)鋰離子流出時,晶格又收縮了。鋰離子的不均勻運動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。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

研究人員推測這種現(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)充電時間更短、待機時間更長的電池。


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