据悉,在经历了一定次数的充放电循环之后,锂离子电池不可避免地会迎来报废的命运。而为了尽可能地延长它们的寿命,世界各地的研究人员也在付出持续不懈的努力。最新消息是,在 2022 年 4 月 29 日发表于《科学》杂志上的一篇文章中,美国能源部 SLAC 国家加速器实验室携手普渡大学、弗吉尼亚理工、欧洲同步加速器辐射设施的研究人员们,共同探讨了电池衰减背后的深层原因。 经历 10 次充放电循环的一块电池正极 起初,衰减似乎由单个电极粒子的特性所驱动。但在持续了数十次充放电循环后,这些粒子是如何组织到一起的,就显得更加重要了。 SLAC 科学家、斯坦福同步加速器辐射光源研究员、兼这项研究的资深作者 Yijin Liu 表示:
这项研究的重点,并不仅仅放在单个粒子上,还涉及它们的协同工作,以找到影响其寿命长短的模式。 于是在过往研究的基础上,Liu 与同僚们借助了计算机视觉技术,来研究构成可充电电池电极的单个粒子,是如何随时间推移而分解的。 研究资深作者、普渡大学机械工程教授 Keije Zhao 与弗吉尼亚理工大学化学教授 Feng Lin 拿人举例称:
(传送门:Science) 为了探索这个想法,研究一作、SSRL 博士后研究员 Jizhou Li、普渡大学研究生 Nikhil Sharma 与其他同事展开了合作,以期用 X 射线对电池的阴极展开研究。
接下来他们他们研究了这些细分特性是如何导致粒子分解的,并找到了一种不可忽略的模式 —— 即在 10 次充放电循环后,单个粒子的特性影响最大,包括颗粒的球形程度、以及体积 / 表面积比率。 然而在经历了 50 次循环之后,两个粒子相距多远、其形状发生了多大的变化、以及更细长的足球形粒子是否具有相似的取向,又在推动粒子分解这件事上发挥了更大的影响力。
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