美國能源部西北太平洋國家實驗室的材料學家最近在Science上發表文章稱，高解析度照片顯示，鋰離子電池中的納米氧化錫線在通電時會產生扭曲。作為電池陰極材料的氧化錫細線在鋰離子流過后，它會膨脹三分之一，拉長一倍。此外，鋰離子將氧化錫從規則排列的晶體轉化成為了非晶玻璃材料。這也是為什么鋰電池經多次充電和使用后，電極材料產生損傷的真實原因。研究人員Chongmin Wang指出，氧化錫納米線比塊狀氧化錫更能經受電流造成的變形。
為了對鋰電池實際充電過程進行研究，西北太平洋國家實驗室和桑迪亞國家實驗室展開了合作，使用特殊裝備的透射電子顯微鏡制成一個微型電池。這個儀器允許他們可以拍攝更小的導線，直徑大約200納米（大約是以前導線寬度的五分之一），而且是在充電時拍攝。微型電池的正極是鋰鈷氧化物，負極則采用了細的錫氧化物納米線。研究小組給微型電池充電，在恒定電壓時，鋰離子穿過錫氧化物導線，而導線膨脹拉長，總體積增加了250%，而且扭曲得像一條蛇。此外，顯微鏡顯示，導線開始是晶體形式，但鋰離子把錫氧化物轉變成了玻璃狀的非晶材料。研究者總結出一個數量，就是有多少變形發生在充電和使用中，就會很快磨損電池材料。盡管如此，錫氧化物的納米線形式比塊狀形式的表現要好得多。
研究者未來開展的工作包括拍攝這種微型電池在反復充放電時會發生什么。
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