《自然》子刊：电池关机耗电的问题，在下一代电池上恐怕会更严重

日常生活中，电子设备上的锂离子电池即使不用，也会耗尽电量。在未来的锂金属电池上，这将是更大的问题。如今，科学家们首次在原子尺度上观察到了这种被称为“日历老化”的过程是如何攻击锂金属阳极或负极的。

研究于3月22日发表在《自然-能源》上，标题为“Corrosion of lithium metal anodes during calendar ageing and its microscopic origins”(锂金属阳极在日历老化过程中的腐蚀及其微观成因)，通讯作者为斯坦福大学材料科学与工程系的Yi Cui。

首先，研究人员测量了含有各种电解质的锂金属电池的充电效率。随后，他们小心地拆下已经充满电的电池，静置1天后取出阳极，然后在液氮中快速冷冻，以保存在日历老化过程中特定节点的结构和化学性质。

接下来，他们用低温电子显微镜(cryo-EM)检查阳极，看看各种电解质是如何在接近原子尺度的条件下影响阳极的。

研究显示，在电极之间携带电荷的电解液性质，对老化有很大的影响。未来在开发能使电池性能最大化的电解液时，需要考虑到这一因素。

在锂离子电池中，电解液会腐蚀阳极表面，形成一层称为固体电解质界面层(SEI)。这一层物质有利有弊：它损耗了少量的电池容量，但也保护阳极免受进一步的腐蚀。因此，一个平滑、稳定的SEI层有利于电池的正常工作。

但在锂金属电池中，每次电池充电时，阳极表面都会沉积一层薄薄的锂金属，这层锂金属为电池老化过程中的腐蚀提供了一个新的表面。由于与电解液发生更剧烈的化学反应，SEI层在锂金属电池阳极上的生长更为剧烈。

日历老化需要3年的时间损耗锂离子电池2-3%的电量，但在锂金属电池中只需24小时。尽管这种电荷渗透会随着时间的推移而减慢，但它很快就会累积起来，并会使电池寿命缩短25%。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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