美國能源部旗下 SLAC 國家加速器實驗室和斯坦福大學的研究人員們，剛剛介紹了一種能夠極大地恢復可充電鋰電池效能的方法。對於電動汽車和下一代電子設備來說，這意味着相關產品的電池壽命可進一步延長。據悉，在經歷了多次充放電循環之後，鋰電池會在電極間形成不那麼活躍的鋰孤島，從而降低電池的儲能效果。
（圖自：Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory）
好消息是，研究人員們發現，他們能夠讓“瀕死”的鋰島向蠕蟲一樣前往其中一個電極、直至實現重新連接，從而部分逆轉了不良衰減的過程。
由 2021 年 12 月 22 日發表於《自然》雜誌上的這項研究可知 —— 通過引入這個額外的步驟，該團隊得以將鋰電池壽命延長近 30% 。
論文一作、斯坦福大學博士后研究員 Fang Liu 表示：“我們現正探索使用極快的放電步驟，來回復鋰離子電池容量損失的可能性”。
如上圖所示，但過一個失活的鋰金屬島移動到電池的陽極（或負極）並實現重新連接時，它就能夠恢復生機、用於電荷儲存和為電子流動提供支撐。
而且 SLAC 與斯坦福大學研究人員發現，他們可通過在電池充電后、立即施加短時間的大電流放電動作，來推動鋰島向陽極方向生長，從而將測試用鋰電池的壽命延長近 30% 。
下方動畫展示了實驗裝置的原理，解釋了“瀕死”的鋰島是如何在電池充放電循環過程中，在陰陽（紅藍）兩極之間來回蠕動的。
考慮到當前鋰電池已被廣泛運用於手機、筆記本電腦和電動汽車，大量研究團隊都在尋找重量更輕、壽命更長、安全性更高、充電速度更快的可充電電池方案。
其中一個發展方向是鋰金屬電池，在相同的單位體積重量下，它能夠儲存更大的容量、充電效率也更高。若得到普及，下一代電動汽車的重量和空間佔用都可更少、或在同等電池體積下實現更長的續航里程。
不過無論固態或鋰離子電池，它們都要用到帶正電的鋰離子在兩極之間來回穿梭。隨着時間的推移，一些金屬鋰會出現電化學惰性、形成不再與電極連接的鋰孤島，從而造成容量的損失。
有關這項研究的詳情，還請移步至 2021 年 12 月 22 日正式出版的《自然》（Nature）期刊查看。
原標題為《Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery operations》。