电池性能退化原因揭示

研究团队测试了锂离子纽扣电池随时间推移的容量损失。图片来源：科罗拉多大学博尔德分校

电池会随时间推移而逐渐丧失容量，这是旧手机耗电更快的原因。美国科罗拉多大学博尔德分校领衔的国际研究团队揭示了电池性能退化的根本原因。这些发现将有助于开发更好的电池，从而使电动汽车驶得更远、续航更久，同时也将推动储能技术发展，加快向清洁能源转变。研究成果发表在新一期《科学》杂志上。

多年来，科学家一直在尝试使用镍、镁等元素替代锂离子电池中的钴。但这些电池的自放电率更高，即电池内部的化学反应会随时间推移而减少储存的能量并降低电池容量。由于自放电，大多数电动汽车电池在使用7—10年后就需更换。

此次，研究团队着手调查自放电的原因。在典型的锂离子电池中，携带电荷的锂离子通过电解质，从电池的一侧（阳极）移动到另一侧（阴极）。在此过程中，这些带电离子的流动形成电流，为电子设备供电。给电池充电会使带电离子的流动方向反转，并将它们返回阳极。

过去认为，电池自放电是因为充电时并非所有的锂离子都会返回阳极，导致可用于形成电流和提供电力的带电离子数量减少。

在美国阿贡国家实验室的先进光子源（一种强大的X射线机）的帮助下，研究团队发现，电池电解质中的氢分子会移动到阴极，并占据锂离子通常结合的位置。结果，锂离子在阴极上的结合位点减少，导致电流减弱，电池容量降低。