蓋世汽車訊 據外媒報道，阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign）的科學家經研究發現，電動汽車中快速充電導致鋰離子電池性能下降還存在其他原因，且在電池充放電過程中，陽極會發生有趣的化學反應。

（圖片來源：阿貢國家實驗室）

相關論文作者之一、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Saran Pidaparthy表示：“鋰離子電池電芯快速充電會降低其能量和功率性能。論文展示了來自制備的石墨電極（Gr-AP）和從先前以6 C的速率充電（Gr-LP）的（放電）電池中提取的電極的代表性數據。電化學測量表明，收獲的電極容量比Gr-AP電極低，并且即使在低速率下也顯示出傾斜的鋰化曲線，而不是階梯狀曲線。”

Pidaparthy還表示：“我們研究的意義是，即使少量的高倍率循環也足以在最靠近電解質的石墨域中引起顯著和永久無序，無論是在粒子表面還是在內部孔隙。這種無序會影響鋰化動力學，阻止石墨顆粒接受電荷并推動鋰電鍍。此外，我們還表明這些結構變化在同一顆粒內的各個孔中高度不均勻，而這些是通常在高速率下觀察反應異質性的結果。了解和減輕石墨/電解質界面的結構演變對開發鋰離子電池而言非常重要，因為該電池可以反復快速充電，在車輛的10年使用壽命內提供可靠性能。”

鋰離子電池的陽極通常由小顆粒組裝而成的石墨制成；鋰離子可在嵌入過程中將自身嵌入陽極材料中。當嵌入正確時，電池可以成功充電和放電。然而，當電池充電過快時，嵌入就變得非常難。鋰離子無法順利進入石墨，而是聚集在陽極表面頂部，從而產生可能損壞電池的電鍍效應。

阿貢電池科學家Daniel Abraham表示：“電鍍是快速充電期間電池性能受損的主要原因之一。當快充電池時，我們發現除了陽極表面的鍍層外，電極孔內還有反應產物的堆積。”因此，陽極本身會發生一定程度的不可逆膨脹，從而損害電池性能。

通過使用掃描電子納米衍射技術，研究人員觀察到石墨顆粒的另一個顯著變化，即在原子層，顆粒邊緣的石墨原子晶格由于反復快速充電而扭曲，阻礙了嵌入過程。

Abraham表示：“我們看到石墨中的原子網絡會發生扭曲，從而阻止鋰離子在顆粒內部找到“家”，而是鍍在顆粒上。電池充電速度越快，陽極的原子序就越混亂，因此最終會阻止鋰離子來回移動。

所以找到合適的、防止這種組織損失或以某種方式修改石墨顆粒的方法非常關鍵，可以使鋰離子能夠更有效地嵌入。”

返回第一電動網首頁 >