令人驚訝的發現可能會帶來更好的電池

由能源部(DOE)布魯克海文國家實驗室的科學家領導的一項合作發現鋰離子電池是一種意外現象，鋰離子電池是用于手機和電動汽車的最常見電池。當模型電池產生電流時，科學家目睹了單個納米粒子內部鋰的濃度在某個點發生了反轉，而不是不斷增加。這一發現于1月12日發表在《科學進展》雜志上，是朝著改善消費電子產品電池壽命邁出的重要一步。

“如果你有一個手機，你可能需要將其充電電池的每一天，由于電池的電極的能力有限，”以斯帖竹內，在石溪大學紐約州立大學杰出教授，首席科學家在能源科學局說在布魯克海文實驗室。“這項研究的發現可以幫助開發更快，持續時間更長的電池。”

可視化納米級電池

每個鋰離子電池內部都有一些粒子，這些粒子的原子排列成格子狀，這是一種周期性結構，原子之間存在間隙。當鋰離子電池供電時，鋰離子流入原子晶格中的空位。

Brookhaven可持續能源技術部的科學家張偉說：“以前，科學家認為鋰的濃度會不斷增加。” “但是現在，我們已經看到，當電池的電極由納米級顆粒制成時，情況可能并非如此。我們觀察到納米顆粒局部區域中的鋰濃度先升高后降低，然后反轉。”

電極通常由納米顆粒制成，以增加電池的功率密度。但是，由于觀察它們工作的能力有限，科學家們無法完全了解這些電極的功能。現在，借助獨特的實驗工具組合，科學家們能夠實時成像電極內部的反應。

這項研究的負責人，布魯克海文市可持續能源技術部的科學家，科學家王峰說：“就像海綿吸收水一樣，我們可以看到鋰的整體含量在納米級顆粒中不斷增加。” ，鋰可能會優先移出某些區域，從而在整個晶格中產生不一致水平的鋰。”

科學家解釋說，鋰的不均勻運動會產生持久的破壞性影響，因為鋰會拉緊電池中活性物質的結構并導致疲勞失效。