科学家们可能已经发现了什么使电池随着时间的推移而降级

如果您曾经使用智能手机超过一年或两年，您就会知道锂离子电池会随着时间的推移而降级并且拒绝像他们新手时那样保持电量-但其原因却鲜为人知。但今天在“自然材料”杂志上发表的研究可能会有一些答案

斯坦福大学，巴斯大学和麻省理工学院的一组研究人员利用斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的设施来监测离子锂通过电池的运动，并绘制其路线图。

斯坦福大学的助理教授威廉·C·楚（WilliamC.Chueh）在SLAC进行研究，他说电池基本上是带负电的电极，带正电的电极，以及介于两者之间的分离器。这产生了锂离子在其间移动的高能量区域和低能量区域。锂以固态储存，但通过液体进入固体储器。

锂被认为在这些状态下是各向异性的，这意味着它优先考虑它如何在电池中移动。但事实证明，情况并非完全如此。相反，它描绘了一个混乱的过程，导致它在电池中产生热点的区域。考虑到热量是电池最大的敌人，这会损坏电池，降低其电力存储容量。

“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粒子，”Chueh说。“我们最初的期望是锂只在某些方向上移动。我们实际上看到锂的移动方向不应该移动。”

其中一个问题可能是我们对电池中锂化合物运动的理解知之甚少，特别是因为直到最近才能看到纳米尺度的离子。

正如Chueh所说，“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，我们考虑颗粒在真空中的表现。但电池不能在真空中运行-它在液体中运作。“

但是有一个好消息-通过了解锂的所有传输途径，该团队可以帮助构建更智能的电池。“我们从论文中得出的结论是，为了获得良好的锂运输，那么你需要直到这条运输通道-不要打开它，而是关掉它，”Cheuh说。这包括设计选择性传输通道，对电池的额外屏蔽，或可防止腐蚀或形成热点的电池添加剂。

反过来，这可以帮助提高混合动力和电动车辆中的电池的效率和寿命，以及设计用于在太阳没有外出时存储太阳能的可充电电池。这些变化可能需要十多年的时间才会出现在电池中-但团队希望他们的研究能够适应电池制造。除此之外，还有很多东西需要学习。

Chueh说：“尽管电池无处不在，但人们并不知道它们是如何工作的。”“这真是一种神奇的电池工作。”