X射线|手机电池废得快?那是你充了太多回

科技日报讯 (采访人员张梦然)可充电锂离子电池不会永远满格 , 经过足够多的充电和再充电循环后 , 它们最终会报废 。 现在 , 美国研究人员发现 , 电池衰减背后的因素实际上会随时间而变化 。 早期 , 衰变似乎是由单个电极粒子的特性驱动的 , 但经过数十次充电循环后 , 这些粒子如何组合在一起更为重要 。
这项近日发表在《科学》杂志上的新研究 , 由美国能源部SLAC国家加速器实验室研究人员以及普渡大学、弗吉尼亚理工大学和欧洲同步加速器辐射设施的同事共同实施 。 研究人员使用计算机视觉技术 , 研究构成电池电极的单个粒子如何随着时间的推移而分解 。
研究人员表示 , 电池粒子就像人一样 , “我们开始都走自己的路 , 但途中我们会遇到其他人 , 最终我们会成群结队 , 朝着同一个方向前进 。 要了解峰值效率 , 我们不但需要研究粒子的个体行为 , 还需要研究这些粒子在群体中的行为方式” 。
研究人员用X射线研究了电池阴极 。 在经历了10或50个充电周期后 , 他们使用X射线断层扫描重建了阴极的3D图像 。 他们将这些3D图片切割成一系列2D切片 , 并使用计算机视觉方法来识别粒子 。
最后 , 他们确定了2000多个单独的粒子 , 为此他们不仅计算了单个粒子的特征 , 例如大小、形状和表面粗糙度 , 还计算了更多的全局特征 , 例如粒子彼此直接接触的频率以及粒子形状的变化程度 。
研究人员接着发现了一个引人注目的模式:在10次充电循环后 , 最大的因素是单个粒子的特性 , 包括粒子的球形程度以及粒子体积与表面积的比率 。 然而 , 在50个循环之后 , 配对和组属性推动了粒子分解 。
研究人员表示 , 这不再只是粒子本身 , 重要的是粒子—粒子相互作用 , 因为这意味着制造商将可开发控制这些特性的技术 。 如使用磁场或电场将细长的粒子彼此对齐 , 新结果表明这将延长电池寿命 。
 
【X射线|手机电池废得快?那是你充了太多回】