新方法抑制車載鋰電池中的電鍍現(xiàn)象
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英國(guó)和美國(guó)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)找到了一種方法，能夠抑制電動(dòng)汽車電池中的鋰電鍍現(xiàn)象。研究人員表示，這項(xiàng)關(guān)鍵突破可能會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車的未來產(chǎn)生重要影響，有助于生產(chǎn)充電速度更快、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、更安全的電動(dòng)汽車。相關(guān)論文發(fā)表在24日《自然·通訊》雜志上。
石墨負(fù)極充電過程中鋰濃度的分布用顏色表示。
圖片來源：魯學(xué)錕等人/《自然·通訊》雜志
鋰離子電池在快速充電過程中會(huì)出現(xiàn)鋰電鍍現(xiàn)象。當(dāng)鋰離子在電池負(fù)極表面積聚，形成一層繼續(xù)生長(zhǎng)的金屬鋰，就會(huì)發(fā)生這種情況。這可能會(huì)損壞電池，縮短其壽命，并導(dǎo)致短路，引發(fā)起火和爆炸。
研究人員解釋說，優(yōu)化石墨負(fù)極的微觀結(jié)構(gòu)，可顯著減輕鋰電鍍的影響。石墨負(fù)極是由隨機(jī)分布的微小顆粒組成的，微調(diào)顆粒和電極形態(tài)，以獲得均勻的反應(yīng)活性并降低局部鋰飽和度，是抑制鋰電鍍、提高電池性能的關(guān)鍵。
研究表明，石墨顆粒的鋰化機(jī)制在不同條件下有所不同，具體取決于其表面形態(tài)、大小、形狀和方向。這在很大程度上影響著鋰的分布和沉積的趨勢(shì)。在開創(chuàng)性的3D電池模型的幫助下，研究人員可捕捉到鋰電鍍開始的時(shí)間和位置，以及它增長(zhǎng)的速度。
新研究加深了對(duì)快速充電過程中石墨顆粒中鋰重新分布的物理過程的理解，這為開發(fā)先進(jìn)的快速充電協(xié)議提供了新見解，可能會(huì)幫助實(shí)現(xiàn)高效的充電過程，同時(shí)將鋰電鍍的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
除了更短的充電時(shí)間外，研究還發(fā)現(xiàn)，細(xì)化石墨電極的微觀結(jié)構(gòu)可提高電池的能量密度。這意味著電動(dòng)汽車一次充電可行駛更遠(yuǎn)的距離。
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