研究人员发现可调整充电过程让锂元素“死而复生”

这一突破来自于美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的一个科学家团队，他们专注于所谓的非活性锂岛。这些锂岛是在电池循环过程中形成的，锂离子在两个电极之间来回移动，其中一些在这一过程中失败、变得不具电化学活性并形成团块，这就导致了设备寿命中存储容量的下降甚至可能出现更糟糕的结果。

“我一直认为孤立的锂是不好的，因为它会导致电池腐烂甚至起火，”领导这项研究的斯坦福大学教授Yi Cui指出，“但我们已经发现了如何用电将这种‘死’的锂跟负极重新连接起来以重新激活它。”

这一发现源自于Cui的怀疑，即用电压瞄准孤立的锂岛可以撼动它们的行动并使它们在电极之间物理移动。为了测试这一理论，科学家们建立了一个“光学”测试电池以允许在设备充电时对孤立的锂岛进行实时观察。

这个实验表明，锂岛实际上并没有“死”，其会通过在充电时慢慢向一个电极爬行及在放电时慢慢向另一个电极爬行对电池的运行做出反应。

Cui介绍道：“它就像一条非常缓慢的蠕虫，它的头向前移动并将其尾巴拉进，逐个纳米地移动。在这种情况下，它通过在一端溶解并将材料沉积到另一端来进行运输。如果我们能保持锂虫的移动，它最终会接触到阳极（两个电极中的一个）并重新建立电气连接。”

为了实现这一目标，科学家们在其他测试电池中进行了后续实验并使用计算机模拟来显示--通过对充电过程的调整，分离的锂实际上是可以被回收的。

“我们发现，在放电过程中，我们可以将分离的锂向阳极移动，并且这些运动在更高的电流下更快，因此，我们在电池充电后立即增加了一个快速、高电流的放电步骤，这是的分离的锂移动得足够远进而能跟阳极连接。这重新激活了锂，所以它可以参与到电池的寿命中，”研究论文作者Fang Liu说道。

研究团队表示，这一突破将测试电池的寿命提高了30%。另外，它还可能改进快速充电电池的设计或可充电电池的容量和寿命，进而能为电动汽车的续航或电子设备的电池寿命带来提升。

此外，研究团队还指出，孤立的锂问题是锂金属电池的一个特殊问题，这种下一代设计有可能容纳多达10倍的能量但在稳定性方面却还需要继续努力。整合新技术将可以帮助解决这一缺陷问题。“我们的发现对设计和开发更坚固的锂金属电池也有广泛的影响，”Liu说道。

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