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972 次來自亥姆霍茲中心和柏林洪堡大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)近日發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)了可以將鋰離子電池的壽命延長一倍的方法。
研究結(jié)果表明，通過改變充電器向電解質(zhì)材料輸送電流的方式，電池在經(jīng)過數(shù)百次放電-充電循環(huán)后仍能保持較高的能量容量。
鋰離子電池是一種結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用的能源容器，目前已經(jīng)廣泛商用，隨著電解質(zhì)穿過分隔陽極和陰極的薄膜，它們的容量（也就是我們常說的健康度）會(huì)逐漸降低。
目前最好的商業(yè)級(jí)鋰離子電池使用的電極由一種名為 NMC532 的化合物和石墨制成，使用壽命長達(dá) 8 年。
傳統(tǒng)的充電方式是使用恒定電流（CC）的外部電能，這種充電方式下陽極的固體電解質(zhì)界面（SEI）會(huì)“明顯變厚”，NMC532 和石墨電極結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了更多裂紋。
可科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于脈沖電流（PC）的充電協(xié)議，大幅延緩了 SEI 變厚的速度，而且電極材料發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化也更少。
研究小組利用歐洲兩個(gè)領(lǐng)先的粒子加速同步加速器設(shè)施 BESSY II 和 PETRA III 進(jìn)行了脈沖電流充電實(shí)驗(yàn)。
他們發(fā)現(xiàn)，PC 充電可促進(jìn)石墨中鋰離子的“均勻分布”，從而減少石墨顆粒中的機(jī)械應(yīng)力和裂紋。該方案還能抑制 NMC532 陰極的結(jié)構(gòu)退化。
研究表明，方波電流的高頻脈沖效果最好。測試表明，PC 充電可使商用鋰離子電池的使用壽命延長一倍，健康度保持在 80% 以上。
這項(xiàng)研究的共同作者、柏林工業(yè)大學(xué)教授 Julia Kowal 博士說：“脈沖充電可以在電極材料和界面的穩(wěn)定性方面帶來許多優(yōu)勢，并大大延長電池的使用壽命”。
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發(fā)布日期: 2024-05-07
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