作者:剑桥大学莎拉·柯林斯 研究人员发现了电动汽车电池潜在的新退化机制——这是设计有效方法提高电池寿命的关键一步
来自剑桥大学和利物浦大学以及钻石光源的研究人员已经确定了最先进的“富镍”电池材料变得疲劳，并且在长时间使用后不能完全充电的原因之一
他们的结果发表在《自然材料》杂志上，打开了开发新策略来提高电池寿命的大门
作为应对气候变化努力的一部分，许多国家宣布了雄心勃勃的计划，要在2050年或更早的时候用电动汽车取代汽油或柴油汽车
在可预见的未来，电动汽车使用的锂离子电池可能会主导电动汽车市场，而富含镍的锂过渡金属氧化物是这些电池正极或负极的最新选择
目前，大多数电动汽车电池在其阴极材料中含有大量的钴
然而，钴会造成严重的环境破坏，所以研究人员一直在寻找用镍来代替它，镍也比钴有更高的实用能力
然而，富镍材料的降解速度比现有技术要快得多，需要进行额外的研究，才能在电动汽车等应用中获得商业可行性
“与通常只有几年寿命的电子消费品不同，汽车预计可以使用更长时间，因此延长电动汽车电池的寿命是至关重要的。”
剑桥化学系的许超是这篇文章的第一作者
“这就是为什么全面、深入地了解它们是如何工作的，以及为什么它们会长期失败，对于提高它们的性能至关重要
" 为了在几个月的电池测试中实时监控电池材料的变化，研究人员使用激光技术设计了一种新的硬币电池，也称为纽扣电池
“这一设计为研究许多电池化学物质在长时间循环中的降解机制提供了新的可能性，”徐说
在研究过程中，研究人员发现，电池反复充电和放电后，一部分阴极材料会变得疲劳，随着循环的继续，疲劳材料的数量会增加
徐和他的同事们深入到原子尺度的物质结构中去寻找为什么会发生这种疲劳过程的答案
“为了充分发挥功能，电池材料需要随着锂离子的进出而膨胀和收缩，”徐说
“然而，经过长时间的使用，我们发现材料表面的原子已经重新排列形成新的结构，不再能够储存能量
" 更糟糕的是，重建表面的这些区域显然充当了标杆，将材料的其余部分固定在适当的位置，并阻止其达到完全充电状态所需的控制
因此，锂仍然停留在晶格中，这种疲劳的材料可以容纳更少的电荷
有了这些知识，研究人员现在正在寻求有效的对策，如保护涂层和功能性电解质添加剂，以减轻这种降解过程并延长这种电池的寿命
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