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电力革命引发锂离子电池不断进步

电力革命引发锂离子电池不断进步

低通量反应堆

现在锂离子电池集众多重要优点于一身,已经大受热捧。与其他类型的可充电电池相比,它们更轻,由于锂的活性很高,可以在原子键中储存大量能量。

然而,这些电池对一些行业来说是有问题的,特别是对科技和汽车公司,尤其是后者,如今的汽车行业正在寻求走向电气化的道路。对于许多消费设备来说,虽然它们的效率越来越高,但智能手机和其他形式的可穿戴设备仍然需要每1-2天充电一次。

一些有前景的电池技术包括锂-硫电池,这种电池对环境的影响比锂要小。美国研究人员已经能够开发出一种锂-硫电池,这种电池可以为智能手机提供最多5天的动力,它的性能优于锂离子电池,反过来,这种电池的制造成本也更低。

IBM的研究人员声称发现了一种新的电池化学物质,这种化学物质不含镍和钴等重金属,而且充电速度比锂离子快,而且具有更高的功率和能量密度。

此外,无线感应充电是另一个有趣的领域,但能够从电磁波中获取能量是一个挑战。一组研究人员已经开发出一种只有几个原子厚度的rectenna(无线电波收集天线),可以整合到设备中,这样就可以从Wi-Fi中获取交流电源,并将其转换成直流电直接为设备供电。

这些只是正在研究或开发的技术范围和多样性的一个例子,但是锂离子电池仍然无处不在,使用案例的数量还在继续增长。

所有的锂离子电池都会随着时间的推移而损耗,因此大量的研究都集中在锂离子电池的管理上。

电池性能下降是一个复杂的精细的化学过程,每一个过程对电池的性能没有太大的影响,但合在一起会严重缩短电池的性能和寿命。

电池的寿命通常是在充电周期中规定的,其中一个周期是充电到一个特定的水平和充分放电到终止电压。如果一个电池可以使用250次,你可以在电量低于使用寿命之前给它充电250次。

对于许多设备来说,很少会对这种循环等级进行测量,但是可以利用关于锂离子电池如何工作知识的积累来更好地管理循环寿命。

例如,众所周知,充电到特定的电压将通过碳质阳极材料表面钝化(SEI)或电解液的氧化来影响电池的循环寿命,从而导致阴极钝化材料表面的电阻层积累。

高速充电也会对电池磨损产生影响,但研究表明,在充电过程中,恒压部分对电池的损害最大。然而,这些预测电池健康状况的方法忽略了许多可以表明电池健康状况的重要特征。

现在很多研究都集中在跟踪电池内部发生的许多过程,为了实现这一目标,科学家们正在使用各种新技术来探测电池的工作状态。

电池的退化

一支国际科学家团队一直在研究导致锂电池电极电池退化的动态过程,并使用中子和x射线断层扫描来提高他们对相关过程的理解。

来自柏林亥姆霍茨- zentrum实验室和伦敦大学学院的研究小组正在使用一种数学方法,他们将电极以紧凑的圆柱体形式展开,观察电极表面的过程。

电力革命引发锂离子电池不断进步

电池的三维图像,几乎与计算机程序一致

Alessandro Tengattini是法国格勒诺布尔成像研究所的仪器科学家,他表示:“这项研究主要集中在两个方面。我们想要提高效率水平,这样就可以开发出更耐用的电池,可以承受更多的充电周期,另一个问题是安全问题。全世界已经有很多锂电池着火爆炸或电池膨胀的案例。两者都存在严重的风险。

“我们对电子设备的要求越来越高,所以我们需要了解电池内部发生的微小波动。例如,在电池的特定区域,你可以看到高得多的耗竭率,可以观察到电池的断裂和损坏区域,这可能对安全产生重大影响。

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