美國科學家找到鋰電池壽命變短原因？別逗了！

2018-02-05 20:26:30 大云網　點擊量：評論 (0)

最近網上一篇叫做《美國科學家找到鋰電壽命變短原因》的文章火了，作為一名鋰離子電池行業的從業者，多年的經驗告訴我，一個電池結構不同、

最近網上一篇叫做《美國科學家找到鋰電壽命變短原因》的文章火了，作為一名鋰離子電池行業的從業者，多年的經驗告訴我，一個電池結構不同、材料不同、使用條件不同都會對電池壽命產生一定的影響，因此當有人問小編鋰離子電池壽命衰降的原因，小編從來不敢直接給出答案，必定是問過電池體系、使用制度和條件后才能謹慎的給出推斷，所以當小編看到這樣一篇言之鑿鑿的文章確實大跌眼鏡，嚇得小編趕緊找出這篇文章來仔細研究，但是卻發現這篇文章思維混亂、概念不清，無奈之下，小編只好到《Science Advance》期刊上找到了這篇文章中所說的“美國科學家”的研究成果。

網上文章中所宣稱的“美國科學家”名叫Wei Zhang，怎么聽著這么熟悉？沒錯，這就是傳說中的張偉。這篇文章的題目應該翻譯為《鋰離子在嵌入納米顆粒過程中的局部濃度波動現象》，通過摘要我們了解到這篇文章主要是針對納米LiFePO4材料的嵌鋰動力學進行研究，發現即便是Li+嵌入到納米LiFePO4中時，Li+在納米顆粒內部的濃度分布也并不均勻，并且Li+在納米顆粒中的局部濃度還出現了波動的現象。

接下來，我們來看看作者在文中想表達的觀點，作者Wei Zhang采用新的技術手段對納米LFP顆粒反應過程進行了研究，發現即便是在單個的納米顆粒中也存在嵌鋰不均勻的現象，并且還存在局部Li濃度波動的現象。那么這一發現有什么用呢？根據作者的解釋，這一發現將為研究單納米顆粒內Li擴散的微觀動力學研究提供一個新的視角。

接下來小編為大家簡單介紹一下Wei Zhang的研究成果。長期以來，由于鋰離子電池的封閉式結構和金屬Li的高活潑性，導致對鋰離子電池的反應動力學研究非常困難，因此對于鋰離子電池動力學研究的實驗數據，要遠遠落后于理論發展的速度。但是近年來，原位觀測技術的快速發展，讓我們追蹤單個活性物質顆粒內的反應過程成為了可能，下圖為作者觀察Li+在納米LFP顆粒中的嵌入反應所使用的方法：1）首先，作者制備了片狀的單晶LFP；2）然后將這些片狀LFP材料組裝在用于TEM觀測的網狀電極上；3）最后組裝為測試電池。通過這一方法可以在TEM觀測的同時對電池進行充放電反應。

Wei Zhang的研究表明在LFP嵌鋰的過程中，并不是我們通常的以為的材料從FP相轉變為LFP的兩相反應，在整個反應過程中沒有發現明顯的兩相界面，整個嵌鋰過程應該是固溶體反應過程。下面的動態圖展示了在3*3nm2的區域內，嵌鋰過程LFP晶體顆粒內部的Li濃度的變化（紅色表示高Li濃度，藍色表示低Li濃度），從反應過程可以看到，開始的時候顯示局部的Li濃度快速升高（0.6-59s），之后Li高濃度的區域的Li濃度開始下降，最終下降到0.1（在121s），隨后整體的Li的濃度開始升高，達到0.7（200s），那些最早開始嵌鋰的區域，反而是最后完成嵌鋰。

Wei Zhang發現當如果將研究區域進一步提高到10*10nm2時，顆粒內Li濃度變化的幅度將大幅減弱，當進一步將研究范圍提高到20*20nm2范圍時，Li濃度波動的現象幾乎不可見了，這表明在LFP內Li濃度的波動必須借助高分辨率的手段才能觀察到，這也是在以往的研究中沒有觀察到納米LFP顆粒內部Li濃度波動現象的原因。

Wei Zhang的這項工作的主要貢獻還是在發現即便是在單個納米顆粒內部，仍然存在嵌鋰不均勻的現象，并且局部還存在著Li濃度波動的現象，這一點為研究LFP材料的嵌鋰動力學提供了新的視角，但作者并沒有提及這一不均勻現象和Li濃度波動現象是否會對鋰離子電池的壽命產生顯著的影響。很明顯，《美國科學家找到鋰電壽命變短原因》這篇文章曲解了原文的內容，存在故意夸大、博人眼球的嫌疑。