科技日報(bào)訊 (記者張夢然)可充電鋰離子電池不會永遠(yuǎn)滿格，經(jīng)過足夠多的充電和再充電循環(huán)后，它們最終會報(bào)廢。現(xiàn)在，美國研究人員發(fā)現(xiàn)，電池衰減背后的因素實(shí)際上會隨時(shí)間而變化。早期，衰變似乎是由單個(gè)電極粒子的特性驅(qū)動的，但經(jīng)過數(shù)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(xiàng)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(yàn)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(shè)施的同事共同實(shí)施。研究人員使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，研究構(gòu)成電池電極的單個(gè)粒子如何隨著時(shí)間的推移而分解。

　　研究人員表示，電池粒子就像人一樣，“我們開始都走自己的路，但途中我們會遇到其他人，最終我們會成群結(jié)隊(duì)，朝著同一個(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(jì)算機(jī)視覺方法來識別粒子。

　　最后，他們確定了2000多個(gè)單獨(dú)的粒子，為此他們不僅計(jì)算了單個(gè)粒子的特征，例如大小、形狀和表面粗糙度，還計(jì)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。

　　研究人員接著發(fā)現(xiàn)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?yàn)檫@意味著制造商將可開發(fā)控制這些特性的技術(shù)。如使用磁場或電場將細(xì)長的粒子彼此對齊，新結(jié)果表明這將延長電池壽命。