蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）和伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign）的科學(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，電動汽車中快速充電導(dǎo)致鋰離子電池性能下降還存在其他原因，且在電池充放電過程中，陽極會發(fā)生有趣的化學(xué)反應(yīng)。

（圖片來源：阿貢國家實驗室）

相關(guān)論文作者之一、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的Saran Pidaparthy表示：“鋰離子電池電芯快速充電會降低其能量和功率性能。論文展示了來自制備的石墨電極（Gr-AP）和從先前以6 C的速率充電（Gr-LP）的（放電）電池中提取的電極的代表性數(shù)據(jù)。電化學(xué)測量表明，收獲的電極容量比Gr-AP電極低，并且即使在低速率下也顯示出傾斜的鋰化曲線，而不是階梯狀曲線?！?/p>

Pidaparthy還表示：“我們研究的意義是，即使少量的高倍率循環(huán)也足以在最靠近電解質(zhì)的石墨域中引起顯著和永久無序，無論是在粒子表面還是在內(nèi)部孔隙。這種無序會影響鋰化動力學(xué)，阻止石墨顆粒接受電荷并推動鋰電鍍。此外，我們還表明這些結(jié)構(gòu)變化在同一顆粒內(nèi)的各個孔中高度不均勻，而這些是通常在高速率下觀察反應(yīng)異質(zhì)性的結(jié)果。了解和減輕石墨/電解質(zhì)界面的結(jié)構(gòu)演變對開發(fā)鋰離子電池而言非常重要，因為該電池可以反復(fù)快速充電，在車輛的10年使用壽命內(nèi)提供可靠性能?！?/p>

鋰離子電池的陽極通常由小顆粒組裝而成的石墨制成；鋰離子可在嵌入過程中將自身嵌入陽極材料中。當(dāng)嵌入正確時，電池可以成功充電和放電。然而，當(dāng)電池充電過快時，嵌入就變得非常難。鋰離子無法順利進(jìn)入石墨，而是聚集在陽極表面頂部，從而產(chǎn)生可能損壞電池的電鍍效應(yīng)。

阿貢電池科學(xué)家Daniel Abraham表示：“電鍍是快速充電期間電池性能受損的主要原因之一。當(dāng)快充電池時，我們發(fā)現(xiàn)除了陽極表面的鍍層外，電極孔內(nèi)還有反應(yīng)產(chǎn)物的堆積?！币虼?，陽極本身會發(fā)生一定程度的不可逆膨脹，從而損害電池性能。

通過使用掃描電子納米衍射技術(shù)，研究人員觀察到石墨顆粒的另一個顯著變化，即在原子層，顆粒邊緣的石墨原子晶格由于反復(fù)快速充電而扭曲，阻礙了嵌入過程。

Abraham表示：“我們看到石墨中的原子網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生扭曲，從而阻止鋰離子在顆粒內(nèi)部找到“家”，而是鍍在顆粒上。電池充電速度越快，陽極的原子序就越混亂，因此最終會阻止鋰離子來回移動。

所以找到合適的、防止這種組織損失或以某種方式修改石墨顆粒的方法非常關(guān)鍵，可以使鋰離子能夠更有效地嵌入?！?/p>

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