科學家可能對某些電池無法持久的原因有一個解釋
氫質子，而不是鋰離子，可以解釋自放電和電池退化
在鋰離子電池的測試中（如圖所示），電解質中的氫質子沉積在陰極上通常為鋰離子保留的點上。這給離子充電留下了更少的空間，從而緩慢地降低了電池的性能。
傑西摩根彼得森/大學。科羅拉多州博爾德
可充電鋰離子電池不能永遠持續使用。隨著時間的推移，它們所攜帶的電量會減少，最終從電源變成磚頭。新研究表明，原因之一是：隱藏的、洩漏的氫氣。
不需要的氫質子填充電池正極的分子槽科學家在 9 月 12 日的報告中稱，為帶電的鋰原子或離子留下的空間更少，而鋰原子或離子可以保持反應性並有助於充電。科學。
這項新研究確定了當電池的電解質（本應傳輸鋰離子）無意中將氫氣釋放到正極或負極時，會發生一系列不良化學反應。斯坦福大學材料物理學家和化學家萬剛表示，這“引發了各種問題”，並降低了電池的容量和壽命。 “即使你不使用電池，它也會損失能量。”
鋰離子電池的剖析
在鋰離子電池中（如下圖所示），兩個電荷相反的電極（陽極和陰極）儲存鋰離子。離子在電解質中從陽極移動到陰極，從而產生釋放電子以產生電荷的化學反應。電解質應該只移動鋰離子，但氫質子和電子從電解質中的分子中脫離並洩漏到陰極的外層，引發一系列不需要的反應，從而縮短電池壽命。
過去對電池能量損失的解釋主要集中在鋰離子的運動上。一些研究人員假設氫原子也可能發揮作用，但由於氫是如此之小且無處不在，所以很難觀察到。因此，萬和他的同事將電池大小的電池電解質中的氫替換為氘（氫的較重變體）。研究人員隨後通過高能 X 射線成像和質譜分析來追踪氘的運動。利用結果和理論計算，研究小組表明氫是陰極電荷損失的“主導”因素。
這項研究增進了我們對電池內部不透明化學的了解，這使得它“非常重要”，安娜堡密歇根大學材料和無機化學家巴特·巴特利特（Bart Bartlett）說，他沒有參與這項研究。它暗示了延長電池壽命的可能途徑，例如調整電池化學成分以避免氫反應。
此外，這項工作凸顯了在不斷推動高壓電池發展過程中存在的一個未被承認的問題，因為工程師們的目標是在更小的電池中容納更多的能量。電壓較高的陰極反應性更強，更有可能吸收氫氣，因此電池電壓越高，這種“質子化”或“氫化”發生得越多。 “我認為我們沒有完全理解我們所做的這種權衡，或者不明白為什麼，”巴特利特說。
但是，他說，科學家們只評估了一種類型的電池和場景。需要更多的研究來了解這些研究結果的適用範圍。
倫敦帝國理工學院電池研究員兼工程師杰奎琳·埃奇表示，如果該團隊的觀察結果確實可以復制，那麼它們很可能會帶來更好、更耐用的電池，從而加速遠程電動汽車等創新。同時，電池壽命的進步將最大限度地減少我們開採鈷等用於電池的礦物質的需要，這會帶來負面的環境和社會後果（序列號：2019 年 5 月 7 日）。她說，這可能是可持續發展的雙重勝利。
