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。/ j% g. e4 }4 X! K7 v. ?
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【高工鋰電綜合報道】
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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。
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0 @% o7 d J9 m 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。
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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。% a* n+ C: e6 Q
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“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。; ^# A& S$ n( ? t* Y1 L
8 h. G3 \/ M/ A3 f: R' g* R 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。, y4 \* X/ \/ J$ t; x6 [ w
: K& s* R8 P+ R+ @ 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。+ p' y/ s% x f) G& i, u
1 ?1 A( M, p0 ^! @) g 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。
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發表于 2015-10-8 20:31:08
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