EN

CN/EN

/
/
/
[2017-06-19]电池“容量衰减”化学原因获得证实

[2017-06-19]电池“容量衰减”化学原因获得证实

  • 发布时间:1554884580000

[2017-06-19]电池“容量衰减”化学原因获得证实

详情

众所周知,电池的循环寿命是有限的。

 

电池

当锰离子(灰色)被牵出电池正极(蓝色),它们会与电池负极附近的电解液(金色)发生反应,困住锂离子(绿色/黄色)

 

    当一个电池进入了“老龄”阶段,科学家们会将其性能弱化的现象命名为“容量衰减”。“容量衰减”现象表示的是随着电池被充电次数增多,电池容量逐渐减少的现象。一台手机在刚开始用时电量可以持续一整天,过两年后却只能支撑几个小时了,导致这样现象发生的原因就是容量衰减。

 

    那么如果科学家们能够减弱容量衰减的进程,让电池以一种更加优雅的姿态老去,会怎么样呢?

 

    美国能源部阿贡国家实验室的研究人员发布在电化学学会志的一篇文章中表示,他们已经成功证实了高储能锂离子电池容量衰减的一大主因。

 

    对于锂电池——这种我们用在笔记本电脑、智能手机、接入式混合动力汽车上的电池,它的容量与在其充电、放电时能够在两极之间来回转换的锂离子数量紧密相连。

 

    锂离子的来回转换由特定的过渡金属来激发进行,在锂离子在原电池正极流动时改变离子的氧化态。然而在电池循环的过程中,部分离子——特别是锰离子——被剥离出电池的正极,最终附着在电池的负极材料上。

 

    一旦接近电池的负极,这些金属离子会在电池中的“固体电解质膜”区域内相互作用。固体电解质膜是由高活性阳极与携带锂离子来回运动的液体电解质相互反应形成的。对于每个在被称为还原反应的过程中反应分解的电解质分子,锂离子会被困在中间相。随着越来越多的锂离子被困在中间相,电池的储能能力会逐步衰减。

 

    在固体电解质膜上,部分分子未能完全还原,这意味着它们能接收更多电子、并和更多的锂离子相结合。这些微粒就像等待着一撮烟火的易燃物一般。

 

    当这些锰离子附着在这些微粒的表面上时,它们就像烟火撒在易燃物上一样:这些锂离子对于不完全降解分子的化学反应是一种强效催化剂,在这过程中将更多的锂离子困在中间相里。

 

    “锰离子附着在电池负极的数量与被困锂离子数量之间是密切相关的,”阿贡实验室科学家、该项研究的共著者Daniel Abraham说,“既然我们现在已经搞明白了锂离子被困和容量衰减背后的机理,我们就能够着手去寻找解决问题的方法了。”

 

 

新闻来源:材料由阿贡国家实验室提供,原作者为Jared Sagoff.

注意:为适应新闻篇幅,原文已被酌情修改。

原文出处:点击前往

搜索
搜索

地址:广东省深圳市龙岗区平湖街道上木古社区新河路77号5楼

邮箱:info@xtar.cc

电话:(+86) 755-25507076

(周一至周五: 9:00-18:00)

传真:(+86) 755-25507076

Copyright © 2019 深圳市爱克斯达电子有限公司   备案号:粤ICP备09125997号

网站建设:中企动力 龙岗