@ 2015.10.03 , 15:00
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锂电池适当烤烤能延长寿命

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肉眼观察到的无定形/分形锂枝晶。Credit: Asghar Aryanfar

不要现在就急着把你的电子设备塞进烤箱,不过为了更长的电池寿命,有一天你可能会把它们在不使用时烤一烤。随着时间推移,充电电池内的电极会长出微小的树枝状细丝,称为树突或枝晶,这会造成短路报废电池,甚至点着起火。但感谢新的实验和计算机模拟,加州理工学院(霍华德的供职大学,一定很靠谱)的研究者们详细探究了如何用较高温度来分解这些枝晶——并可能延长电池寿命。

电池由正极和负极组成,当电池产生电流时,电子从阳极流出,通过外部电路,再流回阴极。阳极(锂等导电金属构成)中的一些原子失去用来产生电流的电子后变成离子,然后通过称为电解质的导电液体介质移动到负极。

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(a) 电池的组件图 (b)肉眼观察到的锂枝晶。Credit: Asghar Aryanfar

给电池充电反转这个过程,离子返回并附着回阳极上,但当它们这样做时,离子附着并不均匀,相反,它们形成微观的凸起,多个充电周期后,最终生长成为长长的分支。当这些树突抵达并接触阴极时就造成短路,这时电流就流经树突而非通过外部电路,致使电池失效死亡。

电流也会加热树突,而且由于电解质经常是易燃物,树突可能会引发起火。即使树突不短路电池,它们也能整个从阳极上断落,在电解液中到处漂浮,这样阳极就损失了材料,而电池也就不能存储同样多的电量。

“树突很危险,还会降低充电电池容量,” 加州理工学院科学家Asghar Aryanfar说。他领导的这项新研究本周发表在美国物理联合会出版的《化学物理学报》封面上。尽管研究者们研究的是属于最有效的种类的锂电池,但他们的成果是可以广泛应用的。“枝晶问题对所有可充电电池都是普遍的,”他说。

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肉眼观察以i = 2mA cm−2, t = 24 h 生长的原位锂枝晶在浸没在 T = 78C 的油浴中 t = 48hrs 前后对比。圈出的分形区域从64%缩减到41%。Credit: Asghar Aryanfar

研究者们在测试电池上生长出锂枝晶并把它们加热几天。他们发现高至55摄氏度的温度使树突缩短了多达36%。为了弄清楚究竟是什么导致了这种缩水,研究者们使用计算机来模拟热量对构成枝晶的单个锂原子的影响,模型使用了简化的、理想化的金字塔几何形状。

模拟结果显示温度升高触发原子以两种方式移动。金字塔顶端的原子可能下落到较低高度,或者较低高度上的原子能移动并留下空穴,随后被另一个原子填补。这些原子进行洗牌运动,产生足够推倒枝晶的运动。

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Aryanfar说,通过量化需要多少能量才能改变枝晶结构,研究者们能更好地了解它的结构特征。虽然有许多因素影响电池在高温下的寿命——例如其自放电倾向或另外发生的其它化学反应——这一新研究表明复活电池所需的也许只是稍加炭烤。

更多信息:“电沉积锂枝晶的退火动力学”, Asghar Aryanfar等,DOI: 10.1063/1.4930014

本文译自 Phys via Gizmodo,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 37+1

  1. 2948978

    所以是要用碳烤还是气烤

    [118] XX [0] 回复 [0]
  2. 琪露诺
    @2 years ago
    2948979

    烤电池哥

    [80] XX [1] 回复 [0]
  3. 马赛克
    @2 years ago
    2948981

    只要把他搓热了就行

  4. 2948985

    聚焦太阳光烤也可以吧

  5. 2948988

    怎么看都不靠谱

    [11] XX [0] 回复 [0]
  6. Hallie汪
    @2 years ago
    2948992

    今天就放进酸奶机试试看

  7. 2948993

    小米表示自带电池修复功能

    [94] XX [4] 回复 [0]
  8. Hallie汪
    @2 years ago
    2948994

    蛋蛋菌什么时候把英文版的文章也放进来啊

  9. luyisi
    @2 years ago
    2948995

    大法手机:就这温度,还要进烤箱?

    [20] XX [0] 回复 [0]
  10. 已屏蔽
    @2 years ago
    2949000

    我试图乘它不注意烤过它,不过它还是醒了过来,试图咬掉我一只手。还好我用霸鬼的左手制服了它。

    [6] XX [12] 回复 [0]
  11. 我爱妹子图
    @2 years ago
    2949002

    只有我一个人看成了 适当吃烤锂电池可以延长寿命 吗……

    [18] XX [0] 回复 [0]
  12. 纳尼
    @2 years ago
    2949011

    加点椒盐口味。。不,效果更佳

  13. oh!shit~~
    @2 years ago
    2949012

    所以我的华为手机一玩就发热是为了给自己续命?

    [24] XX [0] 回复 [0]
  14. 2949017

    小米 为发烧而生

  15. 2949022

    放微波炉里面叮一下

  16. 尼德霍格
    @2 years ago
    2949023

    为了一丢丢的改善就去作死。这种东西还是在实验室待着好啦。

  17. 2949032

    头几年还说裹上报纸用冰箱冻一下

  18. 2949061

    祖传烤电池

  19. 喜洋洋
    @2 years ago
    2949068

    放微波炉加热一分钟,电池满满

  20. 哒哒哒
    @2 years ago
    2949073

    @Hallie汪:煎蛋里文章最下面都有原文链接的。。。我觉得英文原文就没必要放到正文里了,毕竟不是所有人英文都过关,即时过关也懒得看吧。。。

  21. 科比弓虽奸犯
    @2 years ago
    2949077

    烤一下也能释放能量啊~

  22. 木知语
    @2 years ago
    2949079

    想起了当初的碱性电池没电了就放太阳下晒

  23. 日人民报2
    @2 years ago
    2949081

    @BB豆: 这是为了让电池进入常温后以为自己被烤了一下。

  24. 2949086

    人家电池寿命是长了。。。你自己寿命弄不好就短了啊。。。

  25. 2949101

    不用加孜然么

  26. 大丈夫哦
    @2 years ago
    2949102

    来一发西贝抄袭链接,cnbeat的稿源写的是新华网…新华网..嗯..
    http://www.cnbeta.com/articles/435691.htm

  27. tonylifepix
    @2 years ago
    2949210

    《MX4 pro 电池耐用的秘密》

  28. 东经
    @2 years ago
    2949220

    说好了,要烤炸了得赔我

  29. 冬虫夏草
    @2 years ago
    2949261

    @kaphy: 神回复

  30. 冬虫夏草
    @2 years ago
    2949264

    @木知语: 这招真的有用吗?话说当年我也做过。

  31. Cold_monkey
    @2 years ago
    2949369

    科学研究表明,5号7号电池咬咬就又能用一会了

  32. zhaohy
    @2 years ago
    2949411

    然而锂离子电池并不会产生枝晶~~

  33. 暖暖阳光
    @2 years ago
    2949468

    得有个烤炉

  34. 安然
    @2 years ago
    2949660

    小时候玩gameboy电池没电了放太阳下晒晒还能多玩一会

  35. 你好
    @2 years ago
    2950200

    我认为这是医院烧伤科的软广告。

  36. 脱碳甲醛
    @2 years ago
    2950652

    穆罕默德,难道这就是你试图在飞机上拿火柴烧电池的理由?

  37. 客卿
    @2 years ago
    2955117

    这么玩不会嗨大了吧???

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