文明驾驶，安全出行，让交通规则成为我们的行为准则。现在还有好多人不知道研究人员探讨如何避免电池锂枝晶穿透现象，接下来我们小编就来分享一下。
随着消费者需求的增长，工程师们需要在保持甚至提高电池容量的同时，设计出更加紧凑的电池。从理论上看，在不把充电电流密度提高到临界点(即极限电流密度)的情况下，电池容量似乎还有很大的增长空间。超过临界点，电池才会短路。然而，在当前的电池工作密度（即在限定的时间内通过特定区域的电荷量）下，虽然该数值远低于临界点，电池已经失效。
据外媒报道，华盛顿大学麦凯维工程学院（McKelvey School of Engineering）助理教授Peng Bai的实验室研究表明，不仅可以使电池在电流密度接近临界点时才发生短路，而且能够精确预测任一特定电流密度下的短路时间。
导致锂电池失效的原因有很多，其中一个问题由来已久，即高电流密度下出现的枝晶穿透现象。锂枝晶是一种树形结构，形成于电池的锂镀层上。它们可以迅速穿过电池的陶瓷隔膜，即电池正极和负极之间的多孔塑料膜。一旦枝晶穿过隔膜，电池就会短路。枝晶生长取决于电流密度，当电流密度高于预期或设计的3个数量级时，电池中会出现枝晶。在之前的研究中，研究人员打开电池，会看到隔膜上的黑点，那就是枝晶穿透隔膜的位置。
主要研究人员Youngju Lee进行同样的研究，分析黑点覆盖的区域。结果发现，它们占隔膜总面积的0.1%，这意味着对应的电流要比预期值高1000倍。在没有达到临界电流密度的情况下，电池怎么会短路，这是一个谜题。Bai说：“在设计电池时，我们使用电极或隔膜的整个面积来计算电流密度。”但是，高电流密度是局部发生的。
研究人员利用一种独特的、透明的微管电芯，来观察锂金属生长动态，通过隔膜孔，重建实际的金属刺穿动态过程。Bai说：“我们发现它比我们想象的更复杂，它对通道的几何形状非常敏感。”他们发现，从本质上看，具有收敛截面面积的单一电解液通道，以及有效实用的隔膜（在金属生长方向上可能导致穿透孔越来越少），将加速并加剧这种动态，导致电池更快短路。Lee说：“如果你拥有扩张的通道，你可以延迟甚至避免枝晶形成。这就是我们的发现。”
研究人员不仅描述了这种关系，而且用一个数字来表达。Lee表示：“物理量、电流密度和短路时间非常重要，这个数字定义了它们之间的关系。”如果这个数字(Sand公式中的指数)小于负2，那么你就会拥有更安全的锂离子电池。如果高于负2，比如-1.5，那就不好了。Bai说：“你的电池会很快短路，早于标准模型预测的时间。”
Bai 指出，“人们很容易将电池失效归咎于枝晶穿透，但更重要的是，要彻底理解实际情况下的动态。然而，我们从未做过的是，能够一致地预测所有电流密度下的所有短路时间。
“我们找到了一种方法，不仅更加精确，而且可以进行预测，因为我们知道这个系统的真实物理状态。因此，我们可以依靠这个单一的数字，即Sand的时间指数，来评估隔膜的安全水平，并指导优化，使其小于-2，这样我们就可以避免枝晶全部穿透。”
到此，以上就是我们小编对于研究人员探讨如何避免电池锂枝晶穿透现象的问题就介绍到这了，希望介绍关于研究人员探讨如何避免电池锂枝晶穿透现象的解答对大家有用，想了解更多请关注本网站，竭诚为您服务。