科技日報訊 (記者張夢(mèng)然)可充電鋰離子電池不會(huì )永遠滿(mǎn)格，經(jīng)過(guò)足夠多的充電和再充電循環(huán)后，它們最終會(huì )報廢。現在，美國研究人員發(fā)現，電池衰減背后的因素實(shí)際上會(huì )隨時(shí)間而變化。早期，衰變似乎是由單個(gè)電極粒子的特性驅動(dòng)的，但經(jīng)過(guò)數十次充電循環(huán)后，這些粒子如何組合在一起更為重要。

　　這項近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的新研究，由美國能源部SLAC國家加速器實(shí)驗室研究人員以及普渡大學(xué)、弗吉尼亞理工大學(xué)和歐洲同步加速器輻射設施的同事共同實(shí)施。研究人員使用計算機視覺(jué)技術(shù)，研究構成電池電極的單個(gè)粒子如何隨著(zhù)時(shí)間的推移而分解。

　　研究人員表示，電池粒子就像人一樣，“我們開(kāi)始都走自己的路，但途中我們會(huì )遇到其他人，最終我們會(huì )成群結隊，朝著(zhù)同一個(gè)方向前進(jìn)。要了解峰值效率，我們不但需要研究粒子的個(gè)體行為，還需要研究這些粒子在群體中的行為方式”。

　　研究人員用X射線(xiàn)研究了電池陰極。在經(jīng)歷了10或50個(gè)充電周期后，他們使用X射線(xiàn)斷層掃描重建了陰極的3D圖像。他們將這些3D圖片切割成一系列2D切片，并使用計算機視覺(jué)方法來(lái)識別粒子。

　　最后，他們確定了2000多個(gè)單獨的粒子，為此他們不僅計算了單個(gè)粒子的特征，例如大小、形狀和表面粗糙度，還計算了更多的全局特征，例如粒子彼此直接接觸的頻率以及粒子形狀的變化程度。

　　研究人員接著(zhù)發(fā)現了一個(gè)引人注目的模式：在10次充電循環(huán)后，最大的因素是單個(gè)粒子的特性，包括粒子的球形程度以及粒子體積與表面積的比率。然而，在50個(gè)循環(huán)之后，配對和組屬性推動(dòng)了粒子分解。

　　研究人員表示，這不再只是粒子本身，重要的是粒子—粒子相互作用，因為這意味著(zhù)制造商將可開(kāi)發(fā)控制這些特性的技術(shù)。如使用磁場(chǎng)或電場(chǎng)將細長(cháng)的粒子彼此對齊，新結果表明這將延長(cháng)電池壽命。