摘要：加州理工學院（霍華德的供職大學，一定很靠譜）的研究者們詳細探究了如何用較高溫度來分解這些枝晶——并可能延長電池壽命。3 L4 l2 B% I! c8 _: r
' o8 `/ @. r9 i【高工鋰電綜合報道】
1 Z& F7 J \4 L. M' p* `' _$ @
- s# O/ V1 @ X7 Q) Y5 U0 G9 M 不要現在就急著把你的電子設備塞進烤箱，不過為了更長的電池壽命，有一天你可能會把它們在不使用時烤一烤。隨著時間推移，充電電池內的電極會長出微小的樹枝狀細絲，稱為樹突或枝晶，這會造成短路報廢電池，甚至點著起火。但感謝新的實驗和計算機模擬，加州理工學院(霍華德的供職大學，一定很靠譜)的研究者們詳細探究了如何用較高溫度來分解這些枝晶——并可能延長電池壽命。0 ?5 R8 P" D# w6 ?
![]()
# F6 }; s' x# J4 [. Z; f y' n1 S5 B( s8 m$ ?( a& R
電池由正極和負極組成，當電池產生電流時，電子從陽極流出，通過外部電路，再流回陰極。陽極(鋰等導電金屬構成)中的一些原子失去用來產生電流的電子后變成離子，然后通過稱為電解質的導電液體介質移動到負極。+ z( [* u1 O# h0 h+ y% N+ o4 _2 G
! T6 e& K3 p! n
給電池充電反轉這個過程，離子返回并附著回陽極上，但當它們這樣做時，離子附著并不均勻，相反，它們形成微觀的凸起，多個充電周期后，最終生長成為長長的分支。當這些樹突抵達并接觸陰極時就造成短路，這時電流就流經樹突而非通過外部電路，致使電池失效死亡。
: {+ U m6 ]4 m$ |' n* U/ Z& [5 R7 m. n" Q7 f7 S
電流也會加熱樹突，而且由于電解質經常是易燃物，樹突可能會引發起火。即使樹突不短路電池，它們也能整個從陽極上斷落，在電解液中到處漂浮，這樣陽極就損失了材料，而電池也就不能存儲同樣多的電量。
" ^* v1 E( |- Y+ Q! f9 Z
) o4 K! t0 Z; _- h* T “樹突很危險，還會降低充電電池容量，”加州理工學院科學家Asghar Aryanfar說。他領導的這項新研究本周發表在美國物理聯合會出版的《化學物理學報》封面上。盡管研究者們研究的是屬于最有效的種類的鋰電池，但他們的成果是可以廣泛應用的?！爸栴}對所有可充電電池都是普遍的，”他說。
$ J6 q# J: h% s0 d2 z6 f" F! X$ F) m- d" m! M3 @2 z4 @ U
研究者們在測試電池上生長出鋰枝晶并把它們加熱幾天。他們發現高至55攝氏度的溫度使樹突縮短了多達36%。為了弄清楚究竟是什么導致了這種縮水，研究者們使用計算機來模擬熱量對構成枝晶的單個鋰原子的影響，模型使用了簡化的、理想化的金字塔幾何形狀。, a. U0 f* Y1 j% h' p
4 K$ F5 k2 x0 O/ z/ G
模擬結果顯示溫度升高觸發原子以兩種方式移動。金字塔頂端的原子可能下落到較低高度，或者較低高度上的原子能移動并留下空穴，隨后被另一個原子填補。這些原子進行洗牌運動，產生足夠推倒枝晶的運動。
; u! a& O' E! X" @8 n4 Z
# I2 D3 W) E, t) Y( _: B& w Aryanfar說，通過量化需要多少能量才能改變枝晶結構，研究者們能更好地了解它的結構特征。雖然有許多因素影響電池在高溫下的壽命——例如其自放電傾向或另外發生的其它化學反應——這一新研究表明復活電池所需的也許只是稍加炭烤。3 j: _8 Z" N$ ?, D: ]
, E/ x9 T" r6 m& h, t4 ^1 n |
發表于 2015-10-8 20:31:08
QQ好友和群
QQ空間
