高能锂离子电池容量衰减的主要罪魁祸首之一

像你，我和我们认识的每个人一样，电池寿命有限。

当电池进入“老年”时，科学家将其性能降低称为“容量衰减”，其中电池可以提供的电量随着重复使用而降低。容量衰减是导致过去一整天的手机电池在几年之后可能仅持续几个小时的原因。

但是，如果科学家能够减少这种容量，那会让电池更加优雅地老化呢?

美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究人员在“电化学学会期刊”上发表的一篇论文中发现了高能锂离子电池容量衰减的主要罪魁祸首之一。

对于锂离子电池 - 我们在笔记本电脑，智能手机和插电式混合动力电动汽车中使用的那种 - 电池的容量直接与可以在两者之间来回穿梭的锂离子量相关联。电池的两个端子充电和放电。

这种穿梭是通过某些过渡金属离子实现的，当锂离子进出阴极时，这些过渡金属离子改变氧化态。然而，当电池循环时，这些离子中的一些 - 尤其是锰 - 从阴极材料中剥离出来并最终落在电池的阳极上。

一旦接近阳极，这些金属离子与称为固体电解质中间相的电池区域相互作用，该区域由于高反应性阳极和来回携带锂离子的液体电解质之间的反应而形成。对于在称为还原的过程中反应并分解的每个电解质分子，锂离子被捕获在相间。随着越来越多的锂被困，电池的容量会减少。

这个间期中的一些分子不完全还原，这意味着它们可以接受更多的电子并占据更多的锂离子。这些分子就像火药一样，等待火花。

当锰离子沉积到这个界面时，它们就像点燃火种的火花一样：这些离子在催化与不完全还原的分子的反应方面是有效的，在该过程中捕获更多的锂离子。

研究合着者和阿贡科学家丹尼尔亚伯拉罕说：“进入阳极的锰含量与被捕获的锂含量之间存在严格的相关性。” “现在我们知道锂离子捕获和容量衰减背后的机制，我们可以找到解决问题的方法。

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