谁是导致锂离子电池“缩容”的“元凶”

时间:2017-05-03 10:31来源:电子技术应用

摘要:数码产品的用户们发现,随着时间的推移,电池容量总会损耗掉一些。虽然刚买来时的续航表现还不错,但经历2年频繁的充放电之后,它就完全是两个样了。好消息是,美国能源部的科学家们,最近似乎搞清楚了导致电池“缩容”的其中一种机理,未来有望想出应对的策略。在一颗常见的锂离子可充电电池中,锂离子可以在阴阳两极的电解液中穿行,从而产生为设备供能的电流。而所谓的容量,可简单理解成电池中(在充放电时)来回跑的锂离子体积。

 
      数码产品的用户们发现,随着时间的推移,电池容量总会损耗掉一些。虽然刚买来时的续航表现还不错,但经历 2 年频繁的充放电之后,它就完全是两个样了。好消息是,美国能源部的科学家们,最近似乎搞清楚了导致电池“缩容”的其中一种机理,未来有望想出应对的策略。在一颗常见的锂离子可充电电池中,锂离子可以在阴阳两极的电解液中穿行,从而产生为设备供能的电流。而所谓的容量,可简单理解成电池中(在充放电时)来回跑的锂离子体积。
 
       当锰离子(上图灰色)被从电池的阴极(蓝色区域)剥离时,就会与电池阳极(金色区域)附近的电解液发生反应,并捕获锂离子(上图绿黄色)。
       美国能源部的这项研究发现,组成电池电极的材料经常会破裂分解,使得某些金属离子(这里特指锰元素)可以自由浮动并跑到相反的电极那,然后困陷住锂离子。
       随着时间的推移,越来越多的锂离子不能投入正常工作(被锁住),电池的容量也因此而逐渐降低,最终导致无法继续提供理想的续航时间。
        研究论文合著者 Daniel Abraham 解释到:“这与电极上锰元素的‘管理’、以及被‘困住’的锂离子数量有着严格的相关性。不过现在,我们已经知晓了幕后的这种机制,将来会找到办法去克服它”。

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