鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：374次 | 2023年07月13日
為何鋰離子電池能量會(huì)隨著時(shí)間衰退？科學(xué)家正試圖知道電池SEI層
伯克利實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究表明，科學(xué)家們對(duì)鋰離子電池最不了解的一個(gè)方面，現(xiàn)在已經(jīng)被一種新的研究方法闡明，為電池性能的重大改進(jìn)打開了大門。
他們的研究最近發(fā)表在《焦耳》雜志上，利用伯克利實(shí)驗(yàn)室電池科學(xué)家在能源技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)來說明電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)。眾所周知，這些分子存在于電池的一個(gè)稱為固體電解質(zhì)界面（SEI）層的部分，人們對(duì)SEI層了解甚少，但它對(duì)電池性能有著至關(guān)重要的影響。
“這一發(fā)現(xiàn)揭示了鋰離子電池內(nèi)部化學(xué)成分的一個(gè)新維度，為電池電解液系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的方向，”主要作者、伯克利實(shí)驗(yàn)室能源技術(shù)領(lǐng)域的博士后陳芳說。
研究人員使用了一種獨(dú)特的“電極層析”技術(shù)，結(jié)合伯克利實(shí)驗(yàn)室分子鑄造廠的基質(zhì)輔助激光解吸/電離（MALDI）診斷能力，分離并說明了電池運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)。電極色譜法允許在電極表面分離有機(jī)分子。MALDI通常用于表征蛋白質(zhì)和肽等生物分子。
這種耦合的方法，首次成功地用于電池研究，是高度可采用的，因?yàn)樗褂蒙逃脙x器。它將使科學(xué)家能夠精確、快速、方便地識(shí)別電池中的分子，包括它們的結(jié)構(gòu)和重量分布。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該研究通訊作者、電池科學(xué)家劉高（音譯）說：“設(shè)計(jì)一個(gè)更好的電解液系統(tǒng)將使下一代電池成為可能。目前的電解液系統(tǒng)在環(huán)境溫度和現(xiàn)有的電池化學(xué)成分下工作得非常好。然而，目前的電解液不能很好地與高能量密度電池、高壓電池或在極冷和極快充電條件下工作的電池配合使用?！?/p>
為什么鋰電池能量會(huì)隨著時(shí)間衰退？
法拉第研究所（FaradayInstitution）的博士研究員BeatriceBrowning解釋了鋰離子電池為何會(huì)隨著時(shí)間的推移而降解，并概述了為延長其壽命而采取的措施。
鋰離子電池是可充電電池，可用于各種便攜式電子設(shè)備，包括電話，筆記本電腦，尤其是電動(dòng)汽車（EV）。
為了確保認(rèn)為電動(dòng)汽車優(yōu)于傳統(tǒng)的汽油/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，重要的電池壽命至關(guān)重要。最好是，EV電池的壽命至少可以與車輛本身的壽命相媲美，并且許多電池制造商都致力于降低電池質(zhì)量，以確保確實(shí)如此。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
智能手機(jī)和筆記本電腦的所有者會(huì)知道，隨著電池的老化和退化，他們需要更頻繁地充電，但是要確切知道為什么會(huì)這樣，則需要對(duì)鋰離子電池的工作原理有基本的了解。
顧名思義，鋰離子電池通過鋰離子的移動(dòng)來工作。在充電和放電過程中，這些鋰離子通過兩個(gè)電極之間的電解質(zhì)移動(dòng)。被稱為陰極和陽極。
陰極通常由層狀的富鋰材料制成，其中鋰離子（Li離子）位于兩層之間。陽極也是一種從陰極接受鋰離子的層狀材料，通常是鋰離子電池中的石墨。鋰離子通過稱為電解質(zhì)的導(dǎo)電介質(zhì)從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極。
對(duì)鋰離子電池充電時(shí)，存儲(chǔ)在陰極中的鋰離子會(huì)通過電解質(zhì)移動(dòng)并進(jìn)入陽極，從而產(chǎn)生能量為電子設(shè)備供電。
當(dāng)使用由鋰離子電池供電的設(shè)備時(shí)，電池會(huì)放電，并且鋰離子會(huì)從陽極穿過電解質(zhì)移動(dòng)回到陰極。鋰離子電池的容量是指鋰離子穿梭為設(shè)備提供的最大能量。
充電周期和壽命
電池充電周期是指電池完全放電并再充電：將電池消耗至0％，再充電至100％等于一個(gè)電池充電周期。也可以通過使用50％的電池，再將其充電至100％，然后重復(fù)此過程來完成充電周期。
電池完成的循環(huán)次數(shù)越多，其劣化程度就越大，從而縮短其使用壽命。
對(duì)此的解釋來自鋰離子電池的化學(xué)組成，因?yàn)檫@些電池會(huì)通過多種化學(xué)機(jī)理降解。
一種情況是電池中移動(dòng)鋰離子的丟失。這些通常會(huì)因與電解液發(fā)生的副反應(yīng)而丟失，從而形成“捕獲”游離鋰的化合物，從而減少了可在電極之間穿梭的鋰離子數(shù)量。流動(dòng)離子的損失降低了電池可以達(dá)到的最大容量。
當(dāng)電極結(jié)構(gòu)因結(jié)構(gòu)紊亂而損壞時(shí)，電池壽命會(huì)縮短。由于鋰離子在電極內(nèi)外的運(yùn)動(dòng)，在循環(huán)過程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)紊亂。
這可以減少電極可以接受的鋰離子數(shù)量，從而耗盡鋰離子電池容量。
電池溫度和壽命–常見的誤解
對(duì)鋰離子電池的一個(gè)常見誤解是，低溫會(huì)縮短其壽命。
這是因?yàn)橛^察到智能手機(jī)在低溫下會(huì)更快地“死”，但實(shí)際上，這對(duì)整體電池壽命沒有破壞性影響。
涼爽的溫度本質(zhì)上會(huì)使電極之間的鋰離子穿梭更加緩慢。
這意味著在寒冷的情況下使用智能手機(jī)時(shí)，鋰離子電池產(chǎn)生的電流太低，以致無法滿足需求，并且手機(jī)突然死機(jī)。最終加熱到環(huán)境溫度時(shí)，電池可以再次正常工作，而不會(huì)造成持久損壞，從而可以正常使用手機(jī)。
實(shí)際上，鋰離子電池的壽命在高溫下會(huì)縮短。這是因?yàn)槲挥陔姌O之間的電解質(zhì)會(huì)在高溫下分解，從而導(dǎo)致電池失去鋰離子穿梭能力。
鋰離子電池的過充和trick流充電
鋰離子電池過度充電是指試圖將電流推入充滿電的電池的過程，這可能導(dǎo)致其過熱并可能著火。
盡管手機(jī)/筆記本電腦已充滿電，但仍可以插上電話/筆記本電腦，這是因?yàn)殡姵刂圃焐桃巡扇”Ｗo(hù)措施以防止鋰離子電池過度充電。
由于電池管理系統(tǒng)和編程到設(shè)備中的保護(hù)芯片，一旦設(shè)備的電池電量達(dá)到100％，LiB將停止從充電器汲取電流。
盡管采取了防止過度充電的措施，但由于稱為trick流充電的現(xiàn)象，使鋰離子電池供電的設(shè)備隔夜插電仍會(huì)損害電池的壽命。
trick流充電是指每次設(shè)備出現(xiàn)不可避免的充電損耗時(shí)，將電池連續(xù)充至100％的過程。在100％到100％以下的電荷之間反彈的現(xiàn)象會(huì)升高內(nèi)部鋰離子電池溫度，從而縮短電池容量和使用壽命。
從本質(zhì)上講，鋰離子電池從首次使用起就一直在持續(xù)退化。
這是電池基本化學(xué)作用的結(jié)果，它會(huì)在運(yùn)行期間引起不可避免的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)會(huì)在電池內(nèi)部發(fā)生。
這些反應(yīng)會(huì)阻礙電池在其整個(gè)使用壽命期間保持滿電，并且消除電池的挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性。鋰離子電池制造商正在努力通過各種方法來延長電池壽命。
電池增強(qiáng)技術(shù)的示例包括通過陽離子摻雜（在電極合成過程中添加陽離子以穩(wěn)定材料）對(duì)電極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，或?qū)⑻砑觿┮腚娊赓|(zhì)等。
正在進(jìn)行的鋰離子電池研究至關(guān)重要。隨著對(duì)鋰離子動(dòng)力汽車的需求增加，對(duì)更長電池壽命的需求對(duì)于確保電動(dòng)汽車具有其以化石燃料為動(dòng)力的競爭對(duì)手的壽命至關(guān)重要。
