鋰電池在我們生活中日?梢,除了電動汽車中會應(yīng)用外,更多地見于手機、平板電腦等電子產(chǎn)品,而它們的性能每時每刻都在衰減。
每次當(dāng)手機或電動車用完電時,你會對其進行充電,這一循環(huán)完成后,其最大容量便會減少一些。幾年后,你會發(fā)現(xiàn)手機原本充一次電可用2天,現(xiàn)在只能用半天;電動車一次充電原本可從上海市區(qū)開到崇明,現(xiàn)在從公司開到家就沒電了。
近期,美國能源部的研究者發(fā)現(xiàn)了電池容量下降的原因。
根據(jù)Gizmodo網(wǎng)站報告,這主要歸因于離子在電池中的運動使電極結(jié)構(gòu)改變。
在鋰離子電池中,鋰離子通過非水電解質(zhì)從陽極移動至陰極。每次進行充放電循環(huán),電極結(jié)構(gòu)都會發(fā)生微弱的變化(原子能級的變化)。
放電過程中,離子穿越陽極,它們在電極表面以不規(guī)則形式逐漸消耗。布魯克海文實驗室中心(BrookhavenLab''sCenter)材料學(xué)家HuolinXin將這一現(xiàn)象描述為與鋼鐵逐漸生銹類似。
不幸的是,鋰電池的這一瑕疵是“與生俱來的”,無法改變。不僅是陽極,陰極也同樣會發(fā)生性能衰減。
當(dāng)鋰離子在充電過程中穿越電極時,會產(chǎn)生一種巖鹽(rock-salt),在電池中就形成一層電絕緣外殼。這層絕緣外殼越厚,電池的充電性能則越差。HuolinXin表示,在充電電壓較高的情況下,充電性能的下降幅度更為明顯。不僅如此,電池最大容量也會因此下降。
Xin指出,在陰極處加入一種可以抵制結(jié)晶現(xiàn)象的涂層材料或許能夠解決這一問題,這種涂層能夠讓離子在陽極和陰極間自由穿梭。不過,這類材料需要經(jīng)過長期的研發(fā)和實驗驗證。