快速充電並非「電池殺手」另有元兇

  據媒體報道,關於電池壽命的長短問題,美國斯坦福大學近日進行的一項對鋰電池電極裡微小粒子的行為研究顯示,對電池快速充電然後用於高功率快速耗電的工作對電池的損傷可能沒有研究人員預想的那麼糟糕,而緩慢充電和耗電所帶來的益處可能也被過度誇大。

  這項研究結果挑戰了有關“超級充電”電池比緩慢充電對電極要求更高的盛行觀點,來自美國斯坦福大學和美國能源部SLAC國家加速器實驗室斯坦福大學材料與能源科學(SIMES)的研究人員這樣說道。

“超級充電”電池比緩慢充電對電極要求更高

  他們還表示科學家們或可能可以改變電池電極或者改變充電方式以提升統一的充電和放電過程,從而延長電池壽命。

  “在充電和放電過程中電極裡發生的化學過程的細節只是確定電池壽命的眾多因素之一,但這一因素在這項研究之前都尚未被完全理解,” 研究高級作者、美國斯坦福大學材料科學和工程學院的助理教授、SIMES的闕宗仰(William Chueh)這樣說道。

電池損耗的一個重要原因便是在充電和放電過程中

  “我們發現了研究電池老化的新角度。”這些研究結果可以直接應用於很多現代商業鋰電池所使用的氧化物和石墨電極。

  電池損耗的一個重要原因便是在充電和放電過程中,正負電極在吸收和釋放電解質裡的離子時自身的膨脹和收縮。

  在這項研究裡科學家們研究了由幾十億個磷酸鐵鋰納米粒子組成的正電極,如果大多數或者全部離子都活躍參與充電和放電過程,那麼它們會相對統一的吸收和釋放離子。

  但是如果只有少部分粒子吸收了所有離子,那麼它們更可能破裂和損壞,減少電池的壽命。

  通過利用MIT研發的一個成熟模型分析數據,研究人員發現在充電過程中只有少部分納米粒子吸收和釋放離子,即使這個過程發生的非常迅速。

科學家們研究了由幾十億個磷酸鐵鋰納米粒子組成的正電極

  但當電池放電時,有趣的事發生了:隨著放電速率增加超過一定的極限,越來越多粒子開始同步吸收離子,轉變成一個更加統一、損害較少的模式。

  這表明科學家們可能可以扭曲電極材料或者這個過程從而在保證較長電池壽命的前提下,或者更快的充電和放電速率。

保證較長電池壽命

  這應該可以產生更加現實的見解,且這個過程可以在同步加速器裡,例如ALS或者SLAC斯坦福同步加速器輻射光源裡進行。

  研究人員還表示目前研究小組正在與工業界密切合作,調查這些發現將如何應用於運輸和電子消費品領域。





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