終于搞清了鋰離子電池“縮容”的一個(gè)重要機(jī)理

美國(guó)能源部的這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，組成電池電極的材料經(jīng)常會(huì)破裂分解，使得某些金屬離子(這里特指錳元素)可以自由浮動(dòng)并跑到相反的電極那，然后困陷住鋰離子。

數(shù)碼產(chǎn)品的用戶們發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，電池容量總會(huì)損耗掉一些。雖然剛買來(lái)時(shí)的續(xù)航表現(xiàn)還不錯(cuò)，但經(jīng)歷 2 年頻繁的充放電之后，它就完全是兩個(gè)樣了。好消息是，美國(guó)能源部的科學(xué)家們，最近似乎搞清楚了導(dǎo)致電池“縮容”的其中一種機(jī)理，未來(lái)有望想出應(yīng)對(duì)的策略。在一顆常見的鋰離子可充電電池中，鋰離子可以在陰陽(yáng)兩極的電解液中穿行，從而產(chǎn)生為設(shè)備供能的電流。而所謂的容量，可簡(jiǎn)單理解成電池中(在充放電時(shí))來(lái)回跑的鋰離子體積。

當(dāng)錳離子(上圖灰色)被從電池的陰極(藍(lán)色區(qū)域)剝離時(shí)，就會(huì)與電池陽(yáng)極(金色區(qū)域)附近的電解液發(fā)生反應(yīng)，并捕獲鋰離子(上圖綠黃色)。

美國(guó)能源部的這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，組成電池電極的材料經(jīng)常會(huì)破裂分解，使得某些金屬離子(這里特指錳元素)可以自由浮動(dòng)并跑到相反的電極那，然后困陷住鋰離子。

隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越多的鋰離子不能投入正常工作(被鎖住)，電池的容量也因此而逐漸降低，最終導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)提供理想的續(xù)航時(shí)間。

研究論文合著者 Daniel Abraham 解釋到：“這與電極上錳元素的‘管理’、以及被‘困住’的鋰離子數(shù)量有著嚴(yán)格的相關(guān)性。不過(guò)現(xiàn)在，我們已經(jīng)知曉了幕后的這種機(jī)制，將來(lái)會(huì)找到辦法去克服它”。