如果您曾經(jīng)使用智能手機(jī)超過一年或兩年，您就會知道鋰離子電池會隨著時間的推移而降級并且拒絕像他們新手時那樣保持電量-但其原因卻鮮為人知。但今天在“自然材料”雜志上發(fā)表的研究可能會有一些答案

斯坦福大學(xué)，巴斯大學(xué)和麻省理工學(xué)院的一組研究人員利用斯坦福大學(xué)SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施來監(jiān)測離子鋰通過電池的運(yùn)動，并繪制其路線圖。

斯坦福大學(xué)的助理教授威廉·C·楚（WilliamC.Chueh）在SLAC進(jìn)行研究，他說電池基本上是帶負(fù)電的電極，帶正電的電極，以及介于兩者之間的分離器。這產(chǎn)生了鋰離子在其間移動的高能量區(qū)域和低能量區(qū)域。鋰以固態(tài)儲存，但通過液體進(jìn)入固體儲器。

鋰被認(rèn)為在這些狀態(tài)下是各向異性的，這意味著它優(yōu)先考慮它如何在電池中移動。但事實(shí)證明，情況并非完全如此。相反，它描繪了一個混亂的過程，導(dǎo)致它在電池中產(chǎn)生熱點(diǎn)的區(qū)域。考慮到熱量是電池最大的敵人，這會損壞電池，降低其電力存儲容量。

“我們使用來自加速器的非常強(qiáng)大的X射線，我們正在使用這些X射線來觀察這些單獨(dú)的納米粒子，”Chueh說。“我們最初的期望是鋰只在某些方向上移動。我們實(shí)際上看到鋰的移動方向不應(yīng)該移動。”

其中一個問題可能是我們對電池中鋰化合物運(yùn)動的理解知之甚少，特別是因?yàn)橹钡阶罱拍芸吹郊{米尺度的離子。

正如Chueh所說，“以前的模型并沒有真正解釋液體如何與固體相互作用。有點(diǎn)像太空，我們考慮顆粒在真空中的表現(xiàn)。但電池不能在真空中運(yùn)行-它在液體中運(yùn)作。“

但是有一個好消息-通過了解鋰的所有傳輸途徑，該團(tuán)隊(duì)可以幫助構(gòu)建更智能的電池。“我們從論文中得出的結(jié)論是，為了獲得良好的鋰運(yùn)輸，那么你需要直到這條運(yùn)輸通道-不要打開它，而是關(guān)掉它，”Cheuh說。這包括設(shè)計選擇性傳輸通道，對電池的額外屏蔽，或可防止腐蝕或形成熱點(diǎn)的電池添加劑。

反過來，這可以幫助提高混合動力和電動車輛中的電池的效率和壽命，以及設(shè)計用于在太陽沒有外出時存儲太陽能的可充電電池。這些變化可能需要十多年的時間才會出現(xiàn)在電池中-但團(tuán)隊(duì)希望他們的研究能夠適應(yīng)電池制造。除此之外，還有很多東西需要學(xué)習(xí)。

Chueh說：“盡管電池?zé)o處不在，但人們并不知道它們是如何工作的。”“這真是一種神奇的電池工作。”