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科学家找到重新激活可充电锂电池 并将寿命提升30%的新方法

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产品介绍

  美国能源部旗下 SLAC 国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员们,刚刚介绍了一种能够极大地恢复可充电锂电池效能的方法。对于电动汽车和下一代电子设备来说,这意味着相关产品的电池寿命可进一步延长。据悉,在经历了多次充放电循环之后,锂电池会在电极间形成不那么活跃的锂孤岛,从而降低电池的储能效果。

  好消息是,研究人员们发现,他们能够让“濒死”的锂岛向蠕虫一样前往其中一个电极、直至实现重新连接,从而部分逆转了不良衰减的过程。

  由 2021 年 12 月 22 日发表于《自然》杂志上的这项研究可知 —— 通过引入这个额外的步骤,该团队得以将锂电池寿命延长近 30% 。

  论文一作、斯坦福大学博士后研究员 Fang Liu 表示:“我们现正探索使用极快的放电步骤,来回复锂离子电池容量损失的可能性”。

  如上图所示,但过一个失活的锂金属岛移动到电池的阳极(或负极)并实现重新连接时,它就能够恢复生机、用于电荷储存和为电子流动提供支撑。

  而且 SLAC 与斯坦福大学研究人员发现,他们可通过在电池充电后、立即施加短时间的大电流放电动作,来推动锂岛向阳极方向生长,从而将测试用锂电池的寿命延长近 30% 。

  下方动画展示了实验装置的原理,解释了“濒死”的锂岛是如何在电池充放电循环过程中,在阴阳(红蓝)两极之间来回蠕动的。

  考虑到当前锂电池已被广泛运用于手机、笔记本电脑和电动汽车,大量研究团队都在寻找重量更轻、寿命更长、安全性更高、充电速度更快的可充电电池方案。

  其中一个发展方向是锂金属电池,在相同的单位体积重量下,它能够储存更大的容量、充电效率也更高。若得到普及,下一代电动汽车的重量和空间占用都可更少、或在同等电池体积下实现更长的续航里程。

  不过无论固态或锂离子电池,它们都要用到带正电的锂离子在两极之间来回穿梭。随着时间的推移,一些金属锂会出现电化学惰性、形成不再与电极连接的锂孤岛,从而造成容量的损失。

  有关这项研究的详情,还请移步至 2021 年 12 月 22 日正式出版的《自然》(Nature)期刊查看。

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