科技日報(bào)記者 張佳欣

英國和美國的國際研究團(tuán)隊(duì)找到了一種方法，能夠抑制電動(dòng)汽車電池中的鋰電鍍現(xiàn)象。研究人員表示，這項(xiàng)關(guān)鍵突破可能會(huì)對電動(dòng)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(shí)間更長、更安全的電動(dòng)汽車。相關(guān)論文發(fā)表在8月24日《自然·通訊》雜志上。

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

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

研究人員解釋說，優(yōu)化石墨負(fù)極的微觀結(jié)構(gòu)，可顯著減輕鋰電鍍的影響。石墨負(fù)極是由隨機(jī)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(yīng)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(jī)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(shí)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(jìn)的快速充電協(xié)議提供了新見解，可能會(huì)幫助實(shí)現(xiàn)高效的充電過程，同時(shí)將鋰電鍍的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

除了更短的充電時(shí)間外，研究還發(fā)現(xiàn)，細(xì)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(dòng)汽車一次充電可行駛更遠(yuǎn)的距離。