这事儿有点反直觉:你的手机电池越来越不经用,不是锂“用完了”,而是一部分偷偷跑去“坐牢”了。
我们一直默认,电池衰减就是每次充放电循环里,一些锂离子被“锁死”在副反应里,不再参与干活。但最近德国科学家的一个假说,把嫌疑犯指向了一个意想不到的角色——铜集流体。
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听起来很技术宅?说人话就是:电池内部有正负极,电极材料要贴在铜箔或铝箔上,这些金属箔就是集流体,负责把电子送出去。按旧思路,锂离子在充电时从正极往负极跑,去嵌入石墨那一层,跑得慢的、卡住的,就会被“吃掉”,变成库伦效率下降的数字。但鲁尔大学波鸿分校、卡尔斯鲁厄理工学院和亥姆霍兹乌尔姆研究所的联合团队想刨根问底:锂会不会是卡在了铜箔上,而不是只在电极材料里?
正方观点很硬:长期观测到的不可逆容量损失,确实指向锂在负极区域被“困住”。但反方提出的这条新线索更细——他们盯上了原子尺度的踪迹,怀疑一部分锂不是留在石墨层里,而是直接穿过了界面,钻进铜集流体本身的晶格里,彻底退出了电化学反应。你可以想象成一堵本该只导电的墙,结果里面嵌进去一堆不干活的人,你不拆开看,根本不知道他们在那儿。
这个假说还没板上钉钉,研究人员只是对这个问题“更近距离看了看”。但它的妙处在于,如果铜箔真能偷偷“囚禁”锂,那电池厂家就得重新想想集流体这堵墙要不要改改设计了——毕竟,追回这些“失踪人口”,可能比硬塞更多锂更管用。
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