使用可充電電池延長壽命的方法

高溫可延長電池壽命

加州理工學院(Californiainstituteofscience)的研究人員發現，實驗和電腦模擬顯示，溫度升高可能會破壞電池電極循環充放電的樹突狀結構，從而延長電池的壽命。

給舊的充電設備加熱通常是有風險的。當可充電電池使用一段時間后，它的電極會變小，樹枝狀的樹枝狀細絲會使電池短路，使電池失效，或導致電池自燃甚至爆炸。不過，加州理工學院(Californiainstituteofscience)的研究人員進行了新的實驗和電腦模擬，仔細研究了高溫如何破壞這些樹突，從而有可能延長電池的壽命。

電池包括正極和負極，也稱為陰極和陽極。當電流在電池中出現時，電子從陽極流出，沿著電池的外部電路流入陰極。在失去了出現電流的電子后，陽極(一種導電金屬，如鋰)中的一些原子變成了離子，然后通過導電電解液轉移到陰極。

給電池充電的過程是相反的，離子會往后退并粘在陽極上。但是，當這個過程進行時，離子并沒有均勻地附著。相反，它們會形成微小的突起，經過多次充電循環后，最終變成長長的樹枝。當這些樹突接觸并與陰極交流時，它們會形成短路。電流通過樹突而不是通過外部電路，從而使電池失效。電流還會加熱樹突，因為電解液易燃，樹突會著火。即使樹突不短路電池，他們可以完全阻塞陽極和浮動在電解液。在這種情況下，陽極失去了材料，電池不能儲存更多的能量。

加州理工學院的科學家阿斯加爾雅利安法說:樹突是有害的。它們削弱了可充電電池的能力。AsgharAryanfar認為，所有可充電電池都存在枝晶問題。

研究人員在測試電池上培養鋰樹突，并將其加熱10多天。他們發現，溫度上升到55℃時，樹突會收縮36%。為了了解這種收縮的原因，研究人員使用了一臺計算機來模擬加熱對單個鋰原子的影響，包括一個樹突，一個簡單的、理想化的椎體模型。

這種模擬演示了兩種提高溫度使原子運動的方法。位于椎體頂部的原子可以下降到較低的位置，或者較低的位置的原子可以移動，留下的空隙可以被另一個原子填補。這些原子隨機運動，造成足夠的運動，使樹突崩潰。通過量化改變樹突所需的能量，研究人員能夠更好地了解它們的結構特點。因為在高溫下，許多因素會影響電池的壽命，例如電池本身的放電傾向或電池一側的其他化學反應。這項新的研究表明，加熱可以縮短或消除可充電電池中的樹突。