科学家或许可以解释为什么有些电池不耐用
氢质子，而不是锂离子，可以解释自放电和电池退化
在锂离子电池的测试中（如图所示），电解质中的氢质子沉积在阴极上通常为锂离子保留的点上。这给离子充电留下了更少的空间，从而缓慢地降低了电池的性能。
杰西摩根彼得森/大学。科罗拉多州博尔德
可充电锂离子电池并不能永远持续下去。随着时间的推移，它们所携带的电量会减少，最终从电源变成砖头。新研究表明，原因之一是：隐藏的、泄漏的氢气。
不需要的氢质子填充电池正极的分子槽科学家在 9 月 12 日的报告中称，为带电的锂原子或离子留下的空间更少，而锂原子或离子可以保持反应性并有助于充电。科学。
这项新研究确定了当电池的电解质（本应传输锂离子）无意中将氢气释放到正极或负极时，会发生一系列不良化学反应。这会引发各种各样的问题吗？斯坦福大学材料物理学家和化学家万刚表示，这会降低电池的容量和寿命。 “即使您不使用电池，它也会损失能量。”
锂离子电池的剖析
在锂离子电池中（如下图所示），两个电荷相反的电极（阳极和阴极）储存锂离子。离子在电解质中从阳极移动到阴极，从而产生释放电子以产生电荷的化学反应。电解质应该只移动锂离子，但氢质子和电子从电解质中的分子中脱离并泄漏到阴极的外层，引发一系列不需要的反应，从而缩短电池寿命。
过去对电池能量损失的解释主要集中在锂离子的运动上。一些研究人员假设氢原子也可能发挥作用，但由于氢是如此之小且无处不在，所以很难观察到。因此，万和他的同事将电池大小的电池电解质中的氢替换为氘（氢的较重变体）。研究人员随后通过高能 X 射线成像和质谱分析来追踪氘的运动。利用结果和理论计算，研究小组表明氢是“主导”。玩家的阴极电荷损失。
这项研究增进了我们对电池内部不透明化学的了解，这使得它“非常重要”。安娜堡密歇根大学的材料和无机化学家巴特·巴特利特（Bart Bartlett）说道，他没有参与这项研究。它暗示了延长电池寿命的可能途径，例如调整电池化学成分以避免氢反应。
此外，这项工作凸显了在不断推动高压电池发展过程中存在的一个未被承认的问题，因为工程师们的目标是在更小的电池中容纳更多的能量。电压较高的阴极反应性更强，更有可能吸收氢气，因此电池电压越高，“质子化”越多。或？氢化？发生。 “这是一种我认为我们没有完全意识到我们所做的权衡，或者不明白为什么？”巴特利特说。
但是，他说，科学家们只评估了一种类型的电池和场景。需要更多的研究来了解这些研究结果的适用范围。
伦敦帝国理工学院的电池研究员兼工程师杰奎琳·埃奇表示，如果该团队的观察结果确实可以复制，那么它们很可能会带来更好、更耐用的电池，从而加速远程电动汽车等创新。同时，电池寿命的进步将最大限度地减少我们开采钴等用于电池的矿物质的需要，这会带来负面的环境和社会后果（序列号：2019 年 5 月 7 日）。她说，这可能是可持续发展的双重胜利。
