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使用電動汽車的人都有過這樣的經(jīng)驗，在行駛過程中電動汽車的電量不足時，必須得找充電站充電，而在充電站充電只能是快充。

無論是電動汽車還是電子產(chǎn)品，經(jīng)常使用快充都會傷電池，導致電池容量下降，壽命變短，不僅如此，還有可能會導致電池不穩(wěn)定。

可以簡單理解一下，為什么快充會傷電池。

以鋰離子電池為例，我們都知道，電池的工作原理是充放電發(fā)生的時候，鋰離子在電池的正極和負極間不斷地來回跑動，電子沿著導線在外部跟著來回移動，從而實現(xiàn)電能和化學能互相轉(zhuǎn)變的過程。

電池容量下降意味著電池內(nèi)部鋰離子跑動的數(shù)量減少了，那是因為鋰離子變成了鋰金屬，稱為鋰電鍍，純金屬的鋰不能再跑了，無法再進行電化學反應自然就減少了電池的容量。

隨著電池充電次數(shù)的增加，都會發(fā)生這種情況，而快充則大大增加了鋰離子變成鋰金屬的速度，不僅如此，金屬沉積物的形成還會不規(guī)則不平滑，而這會影響電池的穩(wěn)定性。

打個比方，人們排著隊緩慢而有秩序地上火車時，在火車發(fā)車前，所有人都能順利地找到自己的位置坐下。而當人們因為害怕錯過發(fā)車時間而著急的快速涌進車門時，這時候會有一部分人能費勁的找到自己的位置，另一部分人則在沖撞的過程中被沖離了車門，甚至還有可能受傷，錯過發(fā)車時間，導致車上人變少。另外，因為沒有擠到位置而坐到了車頂?shù)娜丝赡軙罨疖嚠a(chǎn)生安全隱患，想象一下印度的火車。

快充的過程是一樣的道理，當雙倍甚至四六倍充電時，所有的鋰離子在電場的作用下必須以很快的速度涌向負極并試圖在負極如石墨中找到自己的位置，就像人群在推擠的過程中會偏離方向一樣，部分鋰離子也會在這個涌流中被堵在了負極的外面，與電子錯誤的結(jié)合變成了金屬鋰，不再發(fā)生電化學反應。這種金屬鋰的不規(guī)則形成可能會造成電池不穩(wěn)定，從而發(fā)生危險。

這個過程已經(jīng)被了解很長時間了，科學家利用X射線也確實觀察到了快充時鋰從離子變成原子的過程，并且是充電速度越快，形成的鋰金屬就越快越多。

快充可以節(jié)省時間，但是傷電池也著實令人頭痛。因此，解決的問題就是改善鋰離子的傳輸方法，使得鋰離子在快速涌向負極的時候能迅速找到自己的位置，有更多的鋰能滲透入負極材料。

世界各地的科學家都在努力的尋找方法來解決這個問題，如改善負極材料，使得它們能更容易的容納鋰離子等。

最近，華盛頓大學的一個華人科研團隊（兩個人）認為快充過程中電池壽命下降，電池不穩(wěn)定最核心的問題是離子移動不均勻造成的。金屬離子在正負極間移動時會不斷地穿過電池內(nèi)部的隔膜，因此，隔膜是決定離子是否均勻移動的關鍵。

就類似于人們在到達火車車門前所走過的導流護欄，護欄做得越好，人們越不容易擁擠。

他們在電鏡下拍到了金屬離子穿透隔膜時的一個動態(tài)過程，發(fā)現(xiàn)離子在快充過程中不均勻的移動取決于隔膜的孔徑。

電池隔膜是多孔的，以便容納液體電解質(zhì)以供金屬離子移動，但有些隔膜的孔隙比其他隔膜大。如果孔徑很小，意味著當金屬離子向隔膜移動時，可以穿透的地方就會減少，導致大部分電流不是均勻分布，而是最終流到一些自然選擇的位置，這可能導致電池短路。

兩個合作的華人科學家設計了一個名為 Young-Laplace 過電位的數(shù)學模型，該模型捕捉了實際電池內(nèi)部的物理動力學，并稱他們找到了理想的物理閾值，它取決于隔膜的微觀結(jié)構(gòu)。

他們認為自己發(fā)現(xiàn)了完美的、穩(wěn)定的、安全的快充電池配方，目前這項研究工作發(fā)表到了學術頂刊《Advanced Energy Materials》上。 

原標題：華人科學家找到了解決電動汽車鋰電池衰減的方法