研究人员已经确定了电动汽车电池的一种潜在的新的降解机制——这是设计提高电池寿命的有效方法的关键一步。

 

来自剑桥大学和利物浦大学的研究人员，以及钻石光源，已经确定了最先进的“富含镍”的电池材料在长时间使用后会疲劳、不能再充满电的原因之一。

 

他们的研究结果发表在《自然材料》(Nature Materials)杂志上，为开发提高电池寿命的新策略打开了大门。

 

作为应对气候变化努力的一部分，杏耀历史许多国家宣布了雄心勃勃的计划，要在2050年或更早的时候用电动汽车取代汽油或柴油汽车。

 

在可预见的未来，电动汽车使用的锂离子电池可能会主导电动汽车市场，而富镍锂过渡金属氧化物是目前最先进的正极或负极选择。

 

目前，大多数电动汽车电池的正极材料中都含有大量的钴。然而，钴会造成严重的环境破坏，所以研究人员一直在寻找用镍来替代它，镍也比钴具有更高的实用能力。然而，富镍材料的降解速度比现有技术快得多，需要进一步研究才能在电动汽车等应用领域实现商业可行性。

 

剑桥大学化学系的赵旭博士是这篇文章的第一作者，他说:“与消耗性电子产品一般只有几年的使用寿命不同，汽车的使用寿命预期要长得多，因此提高电动汽车电池的使用寿命至关重要。”“这就是为什么全面、深入地了解他们是如何工作的，以及长期失败的原因，对于提高他们的表现至关重要。”

 

为了在几个月的电池测试中实时监测电池材料的变化， 杏耀手机挂机软件介绍 ，研究人员使用激光技术设计了一种新的硬币电池，也被称为纽扣电池。徐说:“这种设计提供了一种新的可能性，可以研究多种电池化学物质在长时间循环过程中的降解机制。”在研究过程中，研究人员发现，部分阴极材料在电池反复充电和放电后会变得疲劳，并且随着循环的继续，疲劳材料的数量会增加。

 

徐和他的同事们在原子尺度上深入研究了这种材料的结构，以寻求为什么会出现这种疲劳过程的答案。“为了充分发挥功能，电池材料需要随着锂离子的进出而膨胀和收缩，”徐说。“然而，在长时间使用之后，我们发现材料表面的原子重新排列形成了新的结构，不再能够存储能量。”

 

更糟糕的是，这些重建表面的区域显然起到了钉住材料其余部分的作用，并防止其收缩，而收缩是达到完全充电状态所必需的。因此，锂仍然卡在晶格中，这种疲劳的材料可以容纳更少的电荷。

 

有了这些知识，研究人员现在正在寻找有效的对策，杏耀起源如保护涂层和功能性电解质添加剂，以减缓这一降解过程，延长电池的寿命。