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2022年01月05日
作者 Daisy Chuang
2022年01月05日
作者 Daisy Chuang
鋰離子電池在充放電過程中，鋰離子會在電池兩極間來回移動，久而久之鋰原子會在電極上積聚，過去科學家一直認為這些沉積的鋰團塊是「死物」，不過現在美國科學團隊成功透過調整充電機制，成功讓鋰沉積物復活，不僅成功延長測試電池壽命 30%，還有機會解鎖能量密度更大的下一代鋰離子電池。
鋰離子電池由陽極、陰極與電解質組成，鋰離子會在陰陽兩極間來回穿過電解質，只是在充放電過程中會容易因為電化學失活（electrochemically inactive），形成沉積鋰離子塊狀物，導致電池容量下降，美國能源部 SLAC 國家加速器實驗室和史丹佛大學科學團隊對此展開一系列研究。
史丹佛大學材料科學與工程教授 Yi Cui 指出，過去我一直覺得鋰沉積很糟糕，會導致電池衰退甚至是起火燃燒，但團隊已經找出如何復活「死去」的鋰沉積物，讓它們重新與電極連接。
其實 Cui 教授原先就懷疑這些鋰沉積物並非「死物」，電流經過時沉積物還會在陰陽兩極間移動，為了證實這一點，團隊也建立光學測試電池（optical test battery）並在充電時觀察鋰沉積物動向，最終也發現，沉積物就像個移動緩慢的毛毛蟲，慢慢蠕動到電極另一端。
Cui 指出，沉積物有如一條緩慢移動的蠕蟲，身體向前一英寸、尾端就往內拉，以奈米級速度移動。但之所以看起來像蠕蟲，也是因為沉積物「移動」方式特殊，首先沉積物前端會先溶解、再沉積到另一端，因此就好像緩慢往前挪動一樣，而沉積物最終會抵達對面的陽極並重新建立電連接。
團隊則認為，由於鋰沉積物在高電流下移動速度更快，因此可以透過調整充電過程來回收鋰沉積物。史丹佛大學化學助理教授 Fang Liu 指出，團隊在電池充電後添加一組快速、高電流的放電步驟，可以加快沉積物移動速度，讓它們迅速與陽極會合。
團隊聲稱，這一突破順利延長測試電池壽命 30%。未來還可以藉由該技術改進快充電池設計，或進一步提高電池容量和壽命，進而增加電動車的續航里程或延長電子設備的電池壽命。
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