发表在自然材料的研究已进行了解释为什么锂离子电池随着时间的推移和建议,制造商重新思考设计,以提高效率和寿命。
斯坦福大学,巴斯大学(如图)和麻省理工学院的研究人员利用斯坦福大学的Slac国家加速器实验室监测离子锂通过电池的运动。
该研究描绘了功率如何在带负电的电极,带正电的电极和其间的隔板之间流动,从而产生锂离子通过的高能量和低能量区域。
他们说,他们发现人们普遍认为锂离子电池的工作原理是不正确的。
其中一个问题可能是对锂电池内部锂化合物运动的了解知之甚少,尤其是因为直到最近才能看到纳米尺度的离子。
它们不是带电粒子在电池内部以单一均匀的方向流动,而是以随机的方式来回移动。
斯坦福大学材料科学专家William Chueh博士表示,锂电池的制作过程非常糟糕,导致锂电池成为电池的热点。考虑到有害的热量,这会损坏电池,降低其存储容量。
该团队表示,该研究可用于制造持续时间更长的电池并保持充电而不会损坏电池的使用寿命。
“我们使用来自加速器的非常强大的X射线,我们正在使用这些X射线来观察这些单独的纳米颗粒,”Chueh告诉媒体。“我们最初的期望是锂只在某些方向上移动。我们实际看到锂的走向是不应该移动的方向。“
Chueh说,之前的理论没有说明液体如何与固体相互作用。
研究人员表示,这项研究可以应用于电动汽车的大规模生产,并可以延长数十亿件小工具的使用寿命。
他们相信通过改变传输路径并允许设计更耐用的电池,他们将能够修复电池设计中的缺陷。
Chueh说:“以前的模型并没有真正解释液体如何与固体相互作用。有点像太空,我们考虑粒子在真空中的表现。但电池不能在真空中运行 - 它在液体中运行。“