令人惊讶的发现可能会带来更好的电池

由能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室的科学家领导的一项合作发现锂离子电池是一种意外现象，锂离子电池是用于手机和电动汽车的最常见电池。当模型电池产生电流时，科学家目睹了单个纳米粒子内部锂的浓度在某个点发生了反转，而不是不断增加。这一发现于1月12日发表在《科学进展》杂志上，是朝着改善消费电子产品电池寿命迈出的重要一步。

“如果你有一个手机，你可能需要将其充电电池的每一天，由于电池的电极的能力有限，”以斯帖竹内，在石溪大学纽约州立大学杰出教授，首席科学家在能源科学局说在布鲁克海文实验室。“这项研究的发现可以帮助开发更快，持续时间更长的电池。”

可视化纳米级电池

每个锂离子电池内部都有一些粒子，这些粒子的原子排列成格子状，这是一种周期性结构，原子之间存在间隙。当锂离子电池供电时，锂离子流入原子晶格中的空位。

Brookhaven可持续能源技术部的科学家张伟说：“以前，科学家认为锂的浓度会不断增加。” “但是现在，我们已经看到，当电池的电极由纳米级颗粒制成时，情况可能并非如此。我们观察到纳米颗粒局部区域中的锂浓度先升高后降低，然后反转。”

电极通常由纳米颗粒制成，以增加电池的功率密度。但是，由于观察它们工作的能力有限，科学家们无法完全了解这些电极的功能。现在，借助独特的实验工具组合，科学家们能够实时成像电极内部的反应。

这项研究的负责人，布鲁克海文市可持续能源技术部的科学家，科学家王峰说：“就像海绵吸收水一样，我们可以看到锂的整体含量在纳米级颗粒中不断增加。” ，锂可能会优先移出某些区域，从而在整个晶格中产生不一致水平的锂。”

科学家解释说，锂的不均匀运动会产生持久的破坏性影响，因为锂会拉紧电池中活性物质的结构并导致疲劳失效。