新方法抑制車載鋰電池中的電鍍現(xiàn)象，有助實現(xiàn)高效充電和更長里程

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科技日報記者 張佳欣

英國和美國的國際研究團隊找到了一種方法，能夠抑制電動汽車電池中的鋰電鍍現(xiàn)象。研究人員表示，這項關(guān)鍵突破可能會對電動汽車的未來產(chǎn)生重要影響，有助于生產(chǎn)充電速度更快、續(xù)航時間更長、更安全的電動汽車。相關(guān)論文發(fā)表在24日《自然·通訊》雜志上。

石墨負極充電過程中鋰濃度的分布用顏色表示。圖片來源：魯學錕等人/《自然·通訊》雜志

鋰離子電池在快速充電過程中會出現(xiàn)鋰電鍍現(xiàn)象。當鋰離子在電池負極表面積聚，形成一層繼續(xù)生長的金屬鋰，就會發(fā)生這種情況。這可能會損壞電池，縮短其壽命，并導致短路，引發(fā)起火和爆炸。

研究人員解釋說，優(yōu)化石墨負極的微觀結(jié)構(gòu)，可顯著減輕鋰電鍍的影響。石墨負極是由隨機分布的微小顆粒組成的，微調(diào)顆粒和電極形態(tài)，以獲得均勻的反應活性并降低局部鋰飽和度，是抑制鋰電鍍、提高電池性能的關(guān)鍵。

研究表明，石墨顆粒的鋰化機制在不同條件下有所不同，具體取決于其表面形態(tài)、大小、形狀和方向。這在很大程度上影響著鋰的分布和沉積的趨勢。在開創(chuàng)性的3D電池模型的幫助下，研究人員可捕捉到鋰電鍍開始的時間和位置，以及它增長的速度。

新研究加深了對快速充電過程中石墨顆粒中鋰重新分布的物理過程的理解，這為開發(fā)先進的快速充電協(xié)議提供了新見解，可能會幫助實現(xiàn)高效的充電過程，同時將鋰電鍍的風險降至最低。

除了更短的充電時間外，研究還發(fā)現(xiàn)，細化石墨電極的微觀結(jié)構(gòu)可提高電池的能量密度。這意味著電動汽車一次充電可行駛更遠的距離。

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