新发现！快充造成锂电池容量衰减的原因

2021-12-07 17:15

导读：美国科学家将快速充电的锂离子电池置于显微镜下，发现以较高的速率充电会加速损坏石墨阳极的结构，甚至在少量循环后造成容量损失。

新发现！快充造成锂电池容量衰减的原因

从锂离子和其他储能技术中获取更多，是全世界科学家关注的焦点。电池已经为能源转型做出了宝贵的贡献，但仍有大量的挑战和改进有待完成。

虽然很多研究都集中在对显示出储能应用前景的全新材料的研究上，但对许多人来说，从已有的技术中榨取更多，并了解其限制背后的机制，也是一个有价值的前景。更快的充电给如今的电池带来了挑战，特别是与电动汽车应用相关的挑战，了解快速充电所需的更高电流如何在电池内造成损害和性能损失是美国阿贡国家实验室领导的科学家最近研究的重点。

该小组采用了未在电池内循环甚至未暴露于电解液的“原样”石墨阳极，并将其与另一个从经历了几个快速充电循环的电池中取出的阳极进行了比较。两种阳极都使用复杂的成像和表征技术进行了检查，除了电镀——电解液中的锂被永久地沉积在阳极的表面，而不是可逆地储存在石墨颗粒中，该小组注意到阳极结构的变化进一步降低了其容量。

阿贡科学家Daniel Abraham解释道：“基本上，我们看到的是石墨中的原子网络变得扭曲，这阻止了锂离子在颗粒内找到它们的‘家’。相反，它们在颗粒上盘旋，这种效应似乎会增加电池的充电速度，甚至在仅仅几个循环之后就可以看到。关键是要找到防止这种组织损失的方法，或者以某种方式修改石墨颗粒，使锂离子能够更有效地嵌入。”

该小组建议，提高电池的截止电压或增加石墨颗粒晶格中的空间可能是潜在的解决方案，但也都会有各自的缺点。然而，对电镀和性能损失背后机制的进一步了解，应该为研究人员寻找解决方案打开了新的大门。

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