锂电池寿命可延长 1 倍,科学家研发基于脉冲电流的充电协议

发布日期:2024-04-29     41 次

来自亥姆霍兹中心和柏林洪堡大学的科研团队近日发表论文,发现了可以将锂离子电池的寿命延长一倍的方法。



研究结果表明,通过改变充电器向电解质材料输送电流的方式,电池在经过数百次放电-充电循环后仍能保持较高的能量容量。

锂离子电池是一种结构紧凑、坚固耐用的能源容器,目前已经广泛商用,随着电解质穿过分隔阳极和阴极的薄膜,它们的容量(也就是我们常说的健康度)会逐渐降低。

目前最好的商业级锂离子电池使用的电极由一种名为 NMC532 的化合物和石墨制成,使用寿命长达 8 年。

传统的充电方式是使用恒定电流(CC)的外部电能,这种充电方式下阳极的固体电解质界面(SEI)会“明显变厚”,NMC532 和石墨电极结构中发现了更多裂纹。

可科研团队研发了基于脉冲电流(PC)的充电协议,大幅延缓了 SEI 变厚的速度,而且电极材料发生的结构变化也更少。



研究小组利用欧洲两个领先的粒子加速同步加速器设施 BESSY II 和 PETRA III 进行了脉冲电流充电实验。

他们发现,PC 充电可促进石墨中锂离子的“均匀分布”,从而减少石墨颗粒中的机械应力和裂纹。该方案还能抑制 NMC532 阴极的结构退化。

研究表明,方波电流的高频脉冲效果最好。测试表明,PC 充电可使商用锂离子电池的使用寿命延长一倍,健康度保持在 80% 以上。

这项研究的共同作者、柏林工业大学教授 Julia Kowal 博士说:“脉冲充电可以在电极材料和界面的稳定性方面带来许多优势,并大大延长电池的使用寿命”。

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