(圖自:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory)
好消息是,研究人員們發(fā)現(xiàn),他們能夠讓“瀕死”的鋰島向蠕蟲一樣前往其中一個(gè)電極、直至實(shí)現(xiàn)重新連接,從而部分逆轉(zhuǎn)了不良衰減的過程。
由 2021 年 12 月 22 日發(fā)表于《自然》雜志上的這項(xiàng)研究可知 —— 通過引入這個(gè)額外的步驟,該團(tuán)隊(duì)得以將鋰電池壽命延長近 30% 。
論文一作、斯坦福大學(xué)博士后研究員 Fang Liu 表示:“我們現(xiàn)正探索使用極快的放電步驟,來回復(fù)鋰離子電池容量損失的可能性”。
如上圖所示,但過一個(gè)失活的鋰金屬島移動(dòng)到電池的陽極(或負(fù)極)并實(shí)現(xiàn)重新連接時(shí),它就能夠恢復(fù)生機(jī)、用于電荷儲(chǔ)存和為電子流動(dòng)提供支撐。
而且 SLAC 與斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn),他們可通過在電池充電后、立即施加短時(shí)間的大電流放電動(dòng)作,來推動(dòng)鋰島向陽極方向生長,從而將測試用鋰電池的壽命延長近 30% 。
下方動(dòng)畫展示了實(shí)驗(yàn)裝置的原理,解釋了“瀕死”的鋰島是如何在電池充放電循環(huán)過程中,在陰陽(紅藍(lán))兩極之間來回蠕動(dòng)的。
考慮到當(dāng)前鋰電池已被廣泛運(yùn)用于手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車,大量研究團(tuán)隊(duì)都在尋找重量更輕、壽命更長、安全性更高、充電速度更快的可充電電池方案。
其中一個(gè)發(fā)展方向是鋰金屬電池,在相同的單位體積重量下,它能夠儲(chǔ)存更大的容量、充電效率也更高。若得到普及,下一代電動(dòng)汽車的重量和空間占用都可更少、或在同等電池體積下實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程。
不過無論固態(tài)或鋰離子電池,它們都要用到帶正電的鋰離子在兩極之間來回穿梭。隨著時(shí)間的推移,一些金屬鋰會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)惰性、形成不再與電極連接的鋰孤島,從而造成容量的損失。
有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情,還請移步至 2021 年 12 月 22 日正式出版的《自然》(Nature)期刊查看。
原標(biāo)題為《Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery operations》。
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