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摘要：加州理工學(xué)院（霍華德的供職大學(xué),，一定很靠譜）的研究者們?cè)敿?xì)探究了如何用較高溫度來(lái)分解這些枝晶——并可能延長(zhǎng)電池壽命,。
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【高工鋰電綜合報(bào)道】 ! u; W0 j& E5 `0 {8 V! V# {
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不要現(xiàn)在就急著把你的電子設(shè)備塞進(jìn)烤箱,，不過(guò)為了更長(zhǎng)的電池壽命,，有一天你可能會(huì)把它們?cè)诓皇褂脮r(shí)烤一烤,。隨著時(shí)間推移，充電電池內(nèi)的電極會(huì)長(zhǎng)出微小的樹枝狀細(xì)絲,，稱為樹突或枝晶,，這會(huì)造成短路報(bào)廢電池，甚至點(diǎn)著起火,。但感謝新的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬,，加州理工學(xué)院(霍華德的供職大學(xué)，一定很靠譜)的研究者們?cè)敿?xì)探究了如何用較高溫度來(lái)分解這些枝晶——并可能延長(zhǎng)電池壽命,。
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電池由正極和負(fù)極組成,，當(dāng)電池產(chǎn)生電流時(shí)，電子從陽(yáng)極流出，通過(guò)外部電路,，再流回陰極,。陽(yáng)極(鋰等導(dǎo)電金屬構(gòu)成)中的一些原子失去用來(lái)產(chǎn)生電流的電子后變成離子，然后通過(guò)稱為電解質(zhì)的導(dǎo)電液體介質(zhì)移動(dòng)到負(fù)極,。
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7 [6 @) V4 M5 ?7 t+ T/ T" ] 給電池充電反轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程,，離子返回并附著回陽(yáng)極上，但當(dāng)它們這樣做時(shí),，離子附著并不均勻,，相反，它們形成微觀的凸起,，多個(gè)充電周期后,，最終生長(zhǎng)成為長(zhǎng)長(zhǎng)的分支。當(dāng)這些樹突抵達(dá)并接觸陰極時(shí)就造成短路,，這時(shí)電流就流經(jīng)樹突而非通過(guò)外部電路,，致使電池失效死亡。
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電流也會(huì)加熱樹突,，而且由于電解質(zhì)經(jīng)常是易燃物,，樹突可能會(huì)引發(fā)起火。即使樹突不短路電池,，它們也能整個(gè)從陽(yáng)極上斷落,，在電解液中到處漂浮，這樣陽(yáng)極就損失了材料,，而電池也就不能存儲(chǔ)同樣多的電量,。+ V7 u2 }" n" x, |( Q5 W
, ]$ B: _4 \: l1 W “樹突很危險(xiǎn)，還會(huì)降低充電電池容量,，”加州理工學(xué)院科學(xué)家Asghar Aryanfar說(shuō),。他領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新研究本周發(fā)表在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版的《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》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(yīng)用的,。“枝晶問(wèn)題對(duì)所有可充電電池都是普遍的,，”他說(shuō),。
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研究者們?cè)跍y(cè)試電池上生長(zhǎng)出鋰枝晶并把它們加熱幾天。他們發(fā)現(xiàn)高至55攝氏度的溫度使樹突縮短了多達(dá)36%,。為了弄清楚究竟是什么導(dǎo)致了這種縮水,，研究者們使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬熱量對(duì)構(gòu)成枝晶的單個(gè)鋰原子的影響，模型使用了簡(jiǎn)化的,、理想化的金字塔幾何形狀,。
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模擬結(jié)果顯示溫度升高觸發(fā)原子以兩種方式移動(dòng)。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(dòng)并留下空穴,，隨后被另一個(gè)原子填補(bǔ),。這些原子進(jìn)行洗牌運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生足夠推倒枝晶的運(yùn)動(dòng),。! h6 T4 V# ?; {# S) p; m, V
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Aryanfar說(shuō),，通過(guò)量化需要多少能量才能改變枝晶結(jié)構(gòu)，研究者們能更好地了解它的結(jié)構(gòu)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(fā)生的其它化學(xué)反應(yīng)——這一新研究表明復(fù)活電池所需的也許只是稍加炭烤,。8 b3 `3 p) X6 ?+ V
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發(fā)表于 2015-10-8 20:31:08
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