慕尼黑工业大学观察电池中的锂分布 以优化充电

据外媒报道，由慕尼黑工业大学(TUM)领导的研究团队，深入探讨在充放电过程中电池的内部工作原理，以优化充电过程。

(图片来源：慕尼黑工业大学)

当电动汽车充电时，一开始充电指示器变化很快，到最后就会慢得多。该校的Anatoliy Senyshyn博士表示：“这就像是把东西放在储物间里，开始很容易，后来越来越难找到放东西的地方。”

充电过程前后的电池内部结构是已知的。现在，由慕尼黑工业大学领先中子和正电子研究中心Heinz Maier-Leibnitz Zentrum(MLZ)领导的研究团队，首次利用材料科学衍射仪STRESS-SPEC观测到在整个充放电过程中电池内的锂分布。然后，研究人员使用高分辨率粉末衍射仪SPODI验证了测量结果。

锂离子分布很关键

在充电过程中，锂离子从正极移至负极，放电时则反向移动。在此项研究中，研究人员发现，在充放电过程中，锂的分布状态不断变化。Senyshyn表示：“当锂分布不均匀时，在含锂过多或过少的位置，无法在正、负极之间实现100%的锂交换。然而，如果锂均匀分布，可以提高电池的性能。”

研究人员利用高分辨率图像，成功捕捉到电池中锂的不均匀分布状态。为了获得整个电池中的情况，对一个又一个局部位置进行研究，并将这些单独的图像放在一起形成整体图像。

在德国电子加速器(Deutsches Elektronen-Synchrotron)和欧洲同步辐射设施(ESRF)的帮助下，可以选择部分微米级尺寸的位置。结果，研究人员发现，锂不仅沿着电极层分布不均匀，在垂直于电极层的位置也是如此。

Senyshyn表示，这些观察结果或将推动可充电电池的长期发展，例如用于电动汽车的电池。“电池中的锂分布，对电池性能具有诸多影响。如果能更好地控制这些问题，未来就可以显著提高电池性能。”