根據(jù)最新調(diào)查結(jié)果，人們普遍理解的鋰離子電池工作原理是不正確的。它們不是帶電粒子在電池內(nèi)部以單一，均勻的方向流動，而是以隨機的運動模式來回移動。根據(jù)研究人員的說法，這些最新研究成果可用于制造新型電池，使電池持續(xù)更長時間并保持電量而不會損壞電池的使用壽命。科學(xué)家表示，這可能可以促進于電動汽車的大規(guī)模推廣，以及改善全球數(shù)十億依靠電池運轉(zhuǎn)的小工具的使用壽命。

這項突破性的研究來自斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院和巴斯大學(xué)的研究人員，他們發(fā)現(xiàn)我們對鋰離子電池（這種類型為我們最喜愛的手機、電腦以及其他小電器提供動力）的理解是不正確的。已知帶電粒子通過材料（電解質(zhì)）在正電極和負(fù)電極之間流動，并且該運動產(chǎn)生電荷。然而，之前認(rèn)為鋰是各向異性的，這意味著它在單一方向上流動，顆粒以單一、均勻的方式通過電池。然而，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實是非常不同的，并且被稱為離子的顆粒實際上在電解質(zhì)中來回循環(huán)和流動。這會在電池內(nèi)部產(chǎn)生隨機密集的離子，從而產(chǎn)生大量熱量，損壞電池的使用壽命。

結(jié)果，電池失去了保持電量的能力，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己更經(jīng)常地依賴便攜式充電寶。

斯坦福大學(xué)助理教授WilliamChueh說：'我們使用了來自加速器的非常強大的X射線，我們正在使用這些X射線來觀察這些單獨的納米顆粒。我們最初的期望是鋰只在某些方向上移動。我們實際看到鋰的走向是不符合我們原先理解的方向。該研究利用斯坦福大學(xué)SLAC國家加速器實驗室的設(shè)施，讓科學(xué)家團隊在納米尺度上研究電池的工作細(xì)節(jié)。Chueh博士詳細(xì)闡述了這一現(xiàn)象，并解釋說以前的理論沒有說明液體如何與固體相互作用。他說：有點像太空，我們考慮粒子在真空中的表現(xiàn)，但電池內(nèi)部不是真空的，它充滿了液體。該團隊相信他們將能夠通過改變運輸路徑來解決這個缺陷，并在未來開發(fā)出更耐用的電池。

那么問題來了，鋰離子電池究竟如何工作？

實際上，鋰離子電池通過將電子從電池的一端移動到另一端來存儲和釋放能量。我們可以利用來自那些移動電子的能量來為我們工作，比如為鉆機提供動力一樣。

電池的這兩個端稱為電極。一個稱為陽極，另一個稱為陰極。通常，陽極由碳制成，陰極由稱為金屬氧化物的化合物制成，如氧化鈷。

最終的電池成分稱為電解質(zhì)，它位于兩個電極之間。在鋰離子電池的情況下，電解質(zhì)是含有鋰離子的鹽溶液。鋰電池也因此得名。將電池放入設(shè)備時，帶正電的鋰離子會被吸引并向陰極移動。一旦陰極被這些離子轟擊，陰極就會比陽極充電更多，這會吸引帶負(fù)電的電子。隨著電子開始向陰極移動，我們迫使它們穿過我們的器件并利用電子流向陰極的能量來產(chǎn)生電能。你可以把它想象成水輪，除了在這里不是水流動，而是電子流動。

鋰離子電池特別有用，因為它們是可充電的。當(dāng)電池連接到充電器時，鋰離子以與以前相反的方向移動。當(dāng)它們從陰極移動到陽極時，電池恢復(fù)供另一次使用。與其他電池相比，鋰離子電池每單位重量也可以產(chǎn)生更多的電力。這意味著鋰離子電池可以存儲與其他電池相同的功率，但可以在更輕更小的體積中實現(xiàn)。