新发现有助于电池更快充电并延长使用寿命

美国能源部布鲁克海文研究实验室的科学家在锂离子电池中发现了一种奇怪的现象，锂离子电池是目前用于为手机和电动汽车供电的最流行的电池类型，从而开辟了制造充电速度更快、寿命更长的电池的前景。

最新研究表明，当电池释放电流时，微小颗粒内部锂的密度可以在某个点发生逆转，而不是持续增加。这对于提升消费电子产品电池的使用寿命而言是一大进步。该发现发表在科学期刊《科学进展》上。

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目前，由于电池容量有限，手机用户每天都需要充电。然而，这项新发现或将推动充电速度更快、续航时间更长的电池的研发。每个锂离子电池内部都包含一些粒子，这些粒子的原子排列成晶格状，这是一种周期性结构，原子之间有间隙。

当锂离子电池发电时，锂离子会移动到原子晶格的空隙中。此前，科学家们认为锂的密度会在这个晶格中持续增加。事实上，当电池的电能是由极小的粒子产生时，情况并非如此。

上述现象类似于我们将海绵浸入水中时，微观颗粒中锂的整体密度会不断增加。然而，与水不同的是，锂可以自由地从某些区域移出，导致锂密度在原子晶格中分布不均匀。

科学家解释说，锂的不均匀迁移会随着时间的推移产生负面影响，导致电池在运行过程中过热。锂进入网格之前，网格的结构是均匀的。然而，锂进入时会拉伸网格，而离开时则会导致网格收缩。

因此，每次充电都会消耗电池并对其活性元件造成压力，导致电池性能随着时间的推移而下降。因此，了解锂密度如何影响空间和时间至关重要。

尽管这项研究仅集中在锂离子电池上，但科学家们相信这种现象也可能发生在其他高性能电池中。