科罗拉多大学揭秘手机电池寿命之谜：氢分子是关键因素

科罗拉多大学揭秘手机电池寿命之谜：氢分子是关键因素

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21经济网

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https://www.21jingji.com/article/20240709/herald/8f600df413d9ecd85855299217b56f7c.html

2.

https://finance.sina.com.cn/tech/discovery/2024-08-31/doc-incmnxks6020941.shtml

3.

https://www.huanqiukexue.com/?p=1595

4.

https://www.nfnews.com/content/ryeJ4K7z3g.html

5.

https://www.desn.com.cn/news/show-1718662.html

6.

https://www.forwardpathway.com/tag/%E7%94%B5%E6%B1%A0%E6%8A%80%E6%9C%AF

7.

https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/113491.htm

8.

https://www.escn.com.cn/20240507/080d472690db4fe2b300d364b12c0ac0/c.html

9.

https://www.escn.com.cn/20241025/0d85c5b8c03949979dffdd727fed5f27/c.html

手机电池的续航能力一直是用户关注的焦点。近期，科罗拉多大学博尔德分校的一项突破性研究揭示了影响锂离子电池寿命的关键因素，这一发现或将为电池技术带来革命性进步。

研究团队发现，锂离子电池在使用过程中会出现自放电现象，即在未使用状态下电量也会逐渐流失。这种现象会导致电池容量下降，缩短电池寿命。而造成这一问题的关键因素，竟然是我们通常认为不会参与反应的氢分子。

在锂离子电池中，电解质的主要作用是传输锂离子。然而，研究发现电解质中的氢分子会"泄露"出来，跟随锂离子迁移到电池的阴极表面。这些氢分子与阴极材料中的镍发生反应，导致镍被还原。这种化学变化会占据原本属于锂离子的位置，从而降低电池的容量和性能。

这一重要发现得益于先进的近边X射线吸收精细结构（NXAFS）技术。研究团队通过监测电池在自放电过程中的开路电压，利用NXAFS技术观测到阴极材料中过渡金属的价态变化。他们发现，在自放电过程中，只有镍离子的价态发生了明显变化，这表明镍被还原了。

为了进一步确认氢分子的来源，研究者将电解质溶剂中的氢替换成其较重的同位素氘，然后利用高能X射线成像和质谱技术追踪氘的移动情况。实验结果证实，这些氢分子确实是从电解质的溶剂中泄露出来的，就像电解液"漏气"一样。

这一发现对于改进电池设计、延长电池寿命具有重要意义。研究负责人迈克尔·F.托尼教授表示，只有了解了导致电池退化的原因，我们才能知道如何改进电池的设计。

这一发现不仅有助于提升手机电池的使用寿命，对于电动汽车等需要高性能电池的领域同样具有重要价值。通过优化电池材料和电解质配方，未来有望开发出更耐用、更高效的电池产品。

这项研究为我们展示了电池技术发展的新方向。通过深入理解电池内部的化学反应机制，科学家可以设计出更稳定的电解质，减少氢分子的泄露，从而抑制自放电现象的发生。此外，改进阴极材料的结构和成分，提高其抗氢干扰的能力，也是未来研究的重要方向。

随着相关技术的不断进步，我们有理由期待，未来的手机和电动汽车将拥有更持久的电池续航能力，为我们的生活带来更多便利。