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    死掉”的锂电池只能扔掉吗?这个小可爱能让其“起死回生”

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    死掉”的锂电池只能扔掉吗?这个小可爱能让其“起死回生”

    分类:
    行业新闻
    发布时间:
    2022/03/15
    【摘要】:
    不活跃的金属锂像蠕虫一样缓慢蠕动,但是只要重新连接它们的电极,就可以恢复电池的容量和寿命。 能源部 SLAC 国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员,已经找到了一种方法来“复生”可充电锂电池,有可能提高电动汽车的续航里程和下一代电子设备的电池寿命。

    随着锂电池的循环次数的增多,它们会积聚与电极断开的小岛状惰性锂,从而降低电池存储电荷的能力。但研究小组发现,他们可以让这种“死掉”的锂向另外一个电极蠕动,直到它重新连接。





    添加这个额外的步骤减缓了他们测试电池的退化,并将其寿命延长了近 30%。


    研究人员正在探索使用极快的放电步骤,恢复锂离子电池容量损失的潜力,这项研究发表在《自然》杂志上。


    大量研究正在寻找方法来制造比目前用于手机、笔记本电脑和电动汽车的锂离子技术更轻、寿命更长、安全性更高、充电速度更快的可充电电池。一个特别的重点是开发锂金属电池,它可以按体积或重量存储更多的能量。例如,在电动汽车中,这些下一代电池可以增加每次充电的里程数,并可能占用更少的行李箱空间。


    两种电池类型都使用带正电的锂离子,在电极之间来回穿梭。随着时间的推移,一些金属锂变得电化学惰性,形成孤立的锂岛,不再与电极连接。这会导致容量损失,并且是锂金属技术和锂离子电池快速充电的一个特殊问题。


    在新研究中,研究人员证明他们可以调动和回收分离的锂以延长电池寿命。


    科学家们制造了一个带有锂镍锰钴氧化物 (NMC) 阴极、锂阳极和中间的孤立锂岛的光学电池。该测试设备使他们能够实时跟踪使用时电池内部发生的情况。





    他们发现孤立的锂岛根本没有“死”,而是对电池运行做出反应。给电池充电时,岛慢慢向阴极移动;放电时,它向相反的方向爬行。


    这就像一只非常缓慢的蠕虫,它的头向前一英寸,尾巴向内拉动,以纳米级为单位移动。在这种情况下,它通过在一端溶解并将材料沉积到另一端来运输。如果我们能让锂蠕虫保持移动,它最终会接触到阳极并重新建立电连接。


    延长寿命


    科学家们用其他测试电池并通过计算机模拟验证的结果,也证明了如何通过修改充电协议在真正的电池中回收孤立的锂。


    研究可以在放电过程中将分离的锂向阳极移动,并且这些运动在更高的电流下更快,因此,在电池充电后立即添加了一个快速、高电流的放电步骤,这将隔离的锂移动到足够远的距离以将其与阳极重新连接。这会重新激活锂,因此它可以参与电池的寿命。


    这对设计和开发更坚固的锂金属电池也具有广泛的意义。


    这项工作由能源效率和可再生能源办公室、电池材料研究 (BMR) 下的车辆技术办公室、电池 500 联盟和锂离子电池的极限快速充电电池评估 (XCEL) 计划资助。



     

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