新方法抑制车载锂电池中的电镀现象

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英国和美国的国际研究团队找到了一种方法，能够抑制电动汽车电池中的锂电镀现象。研究人员表示，这项关键突破可能会对电动汽车的未来产生重要影响，有助于生产充电速度更快、续航时间更长、更安全的电动汽车。相关论文发表在24日《自然·通讯》杂志上。

石墨负极充电过程中锂浓度的分布用颜色表示。

图片来源：鲁学锟等人/《自然·通讯》杂志

锂离子电池在快速充电过程中会出现锂电镀现象。当锂离子在电池负极表面积聚，形成一层继续生长的金属锂，就会发生这种情况。这可能会损坏电池，缩短其寿命，并导致短路，引发起火和爆炸。

研究人员解释说，优化石墨负极的微观结构，可显著减轻锂电镀的影响。石墨负极是由随机分布的微小颗粒组成的，微调颗粒和电极形态，以获得均匀的反应活性并降低局部锂饱和度，是抑制锂电镀、提高电池性能的关键。

研究表明，石墨颗粒的锂化机制在不同条件下有所不同，具体取决于其表面形态、大小、形状和方向。这在很大程度上影响着锂的分布和沉积的趋势。在开创性的3D电池模型的帮助下，研究人员可捕捉到锂电镀开始的时间和位置，以及它增长的速度。

新研究加深了对快速充电过程中石墨颗粒中锂重新分布的物理过程的理解，这为开发先进的快速充电协议提供了新见解，可能会帮助实现高效的充电过程，同时将锂电镀的风险降至最低。

除了更短的充电时间外，研究还发现，细化石墨电极的微观结构可提高电池的能量密度。这意味着电动汽车一次充电可行驶更远的距离。

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