美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究人员已经颠覆了关于可充电电池如何工作的已知知识。通过对可充电电池在分子水平上的工作原理的新理解，可以提高可充电电池的性能。几十年来，研究人员一直认为，可充电电池电极上不可避免的薄膜堆积是导致性能下降的原因。研究表明，这种观点是落后的。该研究报告已发表在《NatureEnergy》（自然能源）杂志上。这项由美国能源部太平洋西北国家实验室的一个研究小组领导的研究表明，所谓的固体电解质界面(SEl)并不是以前认为的电子绝缘体，而是表现得像半导体。这项研究解决了长期以来的谜团，即SEI在电池运行过程中是如何发挥作用的。共同领导这项研究的PNNL实验室研究员和电池技术专家王崇民（音译）说:“更高的电导率会导致更厚的SEl和复杂的固体锂形式，最终导致电池性能下降。”微型电池颠覆了人们对可充电电池工作原理的假设。研究人员专注于这种SEI层，它比一张薄纸还薄，因为它在电池性能中起着巨大的作用。这种薄膜马赛克有选择地允许带电的锂离子在放电过程中交叉，并控制为电池供电的电子的运动。当电池是新电池时，SEI在第一次充电周期形成，理想情况下在电池的预期寿命内保持稳定。但是看看老化的可充电电池的内部，通常会发现负极上有大量固体锂的堆积。电池研究人员认为，这种累积会导致性能下降。这种猜测工作的部分原因是无法通过测量来检验因果关系。王崇民与PNNL电池材料与系统组的材料科学家（徐武）（音译），共同第一作者徐耀斌（音译）和贾昊（音译）以及他们在PNNL、德克萨斯AM大学和劳伦斯伯克利国家实验室的同事一起，通过开发一种新技术直接测量实验系统中SEI的导电性，解决了这个问题。该团队将透射电子显微镜与显微镜内微制造金属针的纳米级操作结合起来。然后，研究人员用四种不同类型的电解质测量了在铜或锂金属上形成的SEI层的电学性能。该小组的测量显示，随着电池电压的增加，SEl层在所有情况下都会泄漏电子，使其成为半导电的。研究结果表明，含碳分子会泄漏电子，缩短电池寿命。一旦他们记录了这种类似半导体的行为，这种行为以前从未被直接观察到，他们想要了解化学复合物SEl的哪些成分导致了电子泄漏。“我们发现SEl层的含碳有机成分容易泄露电子，”徐武说。研究人员得出的结论是，尽可能减少SEl中的有机成分，可以延长电池的使用寿命。“即使是通过SEl的传导率的微小变化也会导致效率和电池循环稳定性的巨大差异，”王崇民补充说。#电池##锂电池##科技前沿新鲜事#

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