電池性能退化原因揭示

電池會隨時間推移而逐漸喪失容量，這是舊手機耗電更快的原因。美國科羅拉多大學博爾德分校領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(xiàn)將有助于開發(fā)更好的電池，從而使電動汽車駛得更遠、續(xù)航更久，同時也將推動儲能技術發(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》雜志上。

多年來，科學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)部的化學反應會隨時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(shù)電動汽車電池在使用7—10年后就需更換。

此次，研究團隊著手調(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電解質(zhì)，從電池的一側(cè)（陽極）移動到另一側(cè)（陰極）。在此過程中，這些帶電離子的流動形成電流，為電子設備供電。給電池充電會使帶電離子的流動方向反轉(zhuǎn)，并將它們返回陽極。

過去認為，電池自放電是因為充電時并非所有的鋰離子都會返回陽極，導致可用于形成電流和提供電力的帶電離子數(shù)量減少。

在美國阿貢國家實驗室的先進光子源（一種強大的X射線機）的幫助下，研究團隊發(fā)現(xiàn)，電池電解質(zhì)中的氫分子會移動到陰極，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)合位點減少，導致電流減弱，電池容量降低。