如果您曾經(jīng)使用智能手機(jī)超過(guò)一年或兩年，您就會(huì)知道鋰離子電池會(huì)隨著時(shí)間的推移而降級(jí)并且拒絕像他們新手時(shí)那樣保持電量-但其原因卻鮮為人知。但今天在“自然材料”雜志上發(fā)表的研究可能會(huì)有一些答案

斯坦福大學(xué)，巴斯大學(xué)和麻省理工學(xué)院的一組研究人員利用斯坦福大學(xué)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施來(lái)監(jiān)測(cè)離子鋰通過(guò)電池的運(yùn)動(dòng)，并繪制其路線圖。

斯坦福大學(xué)的助理教授威廉·C·楚（WilliamC.Chueh）在SLAC進(jìn)行研究，他說(shuō)電池基本上是帶負(fù)電的電極，帶正電的電極，以及介于兩者之間的分離器。這產(chǎn)生了鋰離子在其間移動(dòng)的高能量區(qū)域和低能量區(qū)域。鋰以固態(tài)儲(chǔ)存，但通過(guò)液體進(jìn)入固體儲(chǔ)器。

鋰被認(rèn)為在這些狀態(tài)下是各向異性的，這意味著它優(yōu)先考慮它如何在電池中移動(dòng)。但事實(shí)證明，情況并非完全如此。相反，它描繪了一個(gè)混亂的過(guò)程，導(dǎo)致它在電池中產(chǎn)生熱點(diǎn)的區(qū)域?？紤]到熱量是電池最大的敵人，這會(huì)損壞電池，降低其電力存儲(chǔ)容量。

“我們使用來(lái)自加速器的非常強(qiáng)大的X射線，我們正在使用這些X射線來(lái)觀察這些單獨(dú)的納米粒子，”Chueh說(shuō)?！拔覀冏畛醯钠谕卿囍辉谀承┓较蛏弦苿?dòng)。我們實(shí)際上看到鋰的移動(dòng)方向不應(yīng)該移動(dòng)?！?br/>
其中一個(gè)問(wèn)題可能是我們對(duì)電池中鋰化合物運(yùn)動(dòng)的理解知之甚少，特別是因?yàn)橹钡阶罱拍芸吹郊{米尺度的離子。

正如Chueh所說(shuō)，“以前的模型并沒(méi)有真正解釋液體如何與固體相互作用。有點(diǎn)像太空，我們考慮顆粒在真空中的表現(xiàn)。但電池不能在真空中運(yùn)行-它在液體中運(yùn)作?！?br/>
但是有一個(gè)好消息-通過(guò)了解鋰的所有傳輸途徑，該團(tuán)隊(duì)可以幫助構(gòu)建更智能的電池?！拔覀儚恼撐闹械贸龅慕Y(jié)論是，為了獲得良好的鋰運(yùn)輸，那么你需要直到這條運(yùn)輸通道-不要打開(kāi)它，而是關(guān)掉它，”Cheuh說(shuō)。這包括設(shè)計(jì)選擇性傳輸通道，對(duì)電池的額外屏蔽，或可防止腐蝕或形成熱點(diǎn)的電池添加劑。

反過(guò)來(lái)，這可以幫助提高混合動(dòng)力和電動(dòng)車(chē)輛中的電池的效率和壽命，以及設(shè)計(jì)用于在太陽(yáng)沒(méi)有外出時(shí)存儲(chǔ)太陽(yáng)能的可充電電池。這些變化可能需要十多年的時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)在電池中-但團(tuán)隊(duì)希望他們的研究能夠適應(yīng)電池制造。除此之外，還有很多東西需要學(xué)習(xí)。

Chueh說(shuō)：“盡管電池?zé)o處不在，但人們并不知道它們是如何工作的。”“這真是一種神奇的電池工作。”