摘要：加州理工學院（霍華德的供職大學，一定很靠譜）的研究者們詳細探究了如何用較高溫度來分解這些枝晶——并可能延長電池壽命。5 w0 ^: ]/ U# L$ C) Z
7 `6 s- y* n8 w5 E【高工鋰電綜合報道】 / q# i" T. P3 _+ `0 i4 B* O; F
; R2 b' ^& M( @) I1 @* M4 g 不要現在就急著把你的電子設備塞進烤箱，不過為了更長的電池壽命，有一天你可能會把它們在不使用時烤一烤。隨著時間推移，充電電池內的電極會長出微小的樹枝狀細絲，稱為樹突或枝晶，這會造成短路報廢電池，甚至點著起火。但感謝新的實驗和計算機模擬，加州理工學院(霍華德的供職大學，一定很靠譜)的研究者們詳細探究了如何用較高溫度來分解這些枝晶——并可能延長電池壽命。
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電池由正極和負極組成，當電池產生電流時，電子從陽極流出，通過外部電路，再流回陰極。陽極(鋰等導電金屬構成)中的一些原子失去用來產生電流的電子后變成離子，然后通過稱為電解質的導電液體介質移動到負極。% w$ r( r8 N( i: H
7 G% y! A1 h2 W# Y 給電池充電反轉這個過程，離子返回并附著回陽極上，但當它們這樣做時，離子附著并不均勻，相反，它們形成微觀的凸起，多個充電周期后，最終生長成為長長的分支。當這些樹突抵達并接觸陰極時就造成短路，這時電流就流經樹突而非通過外部電路，致使電池失效死亡。+ Z+ Z# m B" I0 z1 D/ d
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電流也會加熱樹突，而且由于電解質經常是易燃物，樹突可能會引發起火。即使樹突不短路電池，它們也能整個從陽極上斷落，在電解液中到處漂浮，這樣陽極就損失了材料，而電池也就不能存儲同樣多的電量。$ c* G' Y) a/ J) _9 T: g4 ~
4 ~9 X5 D; C, F9 W) t1 k “樹突很危險，還會降低充電電池容量，”加州理工學院科學家Asghar Aryanfar說。他領導的這項新研究本周發表在美國物理聯合會出版的《化學物理學報》封面上。盡管研究者們研究的是屬于最有效的種類的鋰電池，但他們的成果是可以廣泛應用的。“枝晶問題對所有可充電電池都是普遍的，”他說。, w* q2 c o" ?2 e3 f
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研究者們在測試電池上生長出鋰枝晶并把它們加熱幾天。他們發現高至55攝氏度的溫度使樹突縮短了多達36%。為了弄清楚究竟是什么導致了這種縮水，研究者們使用計算機來模擬熱量對構成枝晶的單個鋰原子的影響，模型使用了簡化的、理想化的金字塔幾何形狀。2 D! T, t8 e* E9 K& I* k# ^0 o
# R7 i; T+ w q& Y% w0 U3 j 模擬結果顯示溫度升高觸發原子以兩種方式移動。金字塔頂端的原子可能下落到較低高度，或者較低高度上的原子能移動并留下空穴，隨后被另一個原子填補。這些原子進行洗牌運動，產生足夠推倒枝晶的運動。
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2 @& ?" Q% D0 x) T/ `0 h8 e Aryanfar說，通過量化需要多少能量才能改變枝晶結構，研究者們能更好地了解它的結構特征。雖然有許多因素影響電池在高溫下的壽命——例如其自放電傾向或另外發生的其它化學反應——這一新研究表明復活電池所需的也許只是稍加炭烤。- I) F# p& S$ ] y
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發表于 2015-10-8 20:31:08
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