锂电池充电初期形成隐晶质锂

2020.08.07 全球地质矿产信息系统   

    据Mining.com网站报道，来自加州大学圣地亚哥分校和爱达荷国家实验室的科学家首次发现，锂电池在最初充电的时候能够形成非晶质“玻璃状”锂。
    在此阶段，缓慢、低能充电能够使原子以无序方式在电极聚集，这种方式可提高充电性能。
    研究人员在发表于自然材料期刊的论文中称，这些发现有助于对充电方法进行微调，从而延长电池寿命，另外，玻璃状金属也能推广到其他应用。
    为进行试验，学者们曾怀疑锂电池充电方式是否受到最初极少数原子聚集，即结核作用的影响，

  

    使学者们产生疑问的原因是高能电池充电期间的过程、锂原子沉淀到电极上的方式都不一样，使得电池充电不稳，寿命缩短。
    为取得以上观察成果，科学家结合图像识别，以及具备液氮冷却和计算机模拟功能的电子显微镜分析结果进行了研究。借助低温电子显微镜，科学家们观察到锂金属“胚胎”的行程过程，计算机模拟能够帮助解释他们所观察到的现象。
    他们发现，在某些条件下形成了隐晶质（像玻璃）而不是结晶质（像金刚石）的锂。
    充电期间，玻璃状锂胚胎在成长过程中一直保持隐晶质状态。在研究什么条件下更有利于玻璃结核作用时，研究人员发现在非常低充电速度下能够很容易生成隐晶质金属。
    这有点出乎意料。因为专家们普遍认为慢速沉淀有利于原子有序地形成结晶锂。不过，通过建模能够解释在反应动力作用下玻璃状锂。
    为证实这些发现，科学家另外制作了四种活性更强的金属，对于电池应用更有利。
    加州大学新闻简报显示，这项研究结果有助于实现美国能源部资助的电池500联盟计划目标，即开发能量密度在500wh/kg水平的商用电动汽车动力电池。

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