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你的手机电池不断“呼吸”,而这种运动可能最终会杀死它
所有类型的所有电池都会随着使用时间的推移而退化。研究人员现在更好地理解了为什么会发生这种情况。
来源:ZME科学锂离子电池不仅仅只是储存能量。他们呼吸。嗯,有点像。
每次给手机充电或拔掉电动汽车的插头时,电池的内部部件都会微妙地膨胀和收缩。经过数千次循环,这种运动就会累积起来。根据新的研究,这种机械呼吸会巧妙地使电池从内到外变形,削弱它们直至失效。
这一发现有助于解释能源科学中一个长期存在的谜团:为什么即使设计良好的电池也不可避免地会逐渐失去容量,无论它们使用得多么小心。
这项工作来自德克萨斯大学奥斯汀分校、东北大学、斯坦福大学和阿贡国家实验室的研究人员之间的合作。他们的研究结果发表在上周的《科学》杂志上。
膨胀和收缩的电池 — 直到被毁坏
所有类型的所有电池都会随着使用时间的推移而退化。工程师们还没有完全理解微观变化如何变成宏观故障。
新研究指出了一种称为化学机械降解的过程。每个充电周期都会将锂离子推入电池电极。放电会将它们拉回来。这种化学运动会导致身体压力。
“电池的每一次‘呼吸’,都会有一定程度的不可逆性,”德克萨斯大学奥斯汀分校副教授、这项研究的负责人刘一金说道。 “这种效应会随着时间的推移而累积,最终导致细胞失效。”
可以把它想象成弯曲回形针。一弯没有任何作用。一千个弯把它折成两半。
电池特别脆弱的原因在于,每个电极都包含数十万个堆积在一起的微观颗粒,所有这些颗粒对压力的反应都不同。
电极内部的连锁反应
研究人员在这个拥挤的微观世界中发现了一些新的东西:应变级联。
一旦开始,退化就会加速。
实时观察电池故障
在电池方面,它也被证明同样强大。
