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科學(xué)家一直在測(cè)試各種新材料和技術(shù),以提高車用鋰電池的循環(huán)壽命。美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單且低成本的解決方案:只需讓電池耗盡電量并靜置幾小時(shí),不僅能恢復(fù)電池容量,還能提升整體性能。該研究成果7日發(fā)表于《自然》雜志。
下一代電動(dòng)汽車可使用鋰金屬電池,一次充電可行駛800—1100公里,這是傳統(tǒng)鋰離子電池續(xù)航里程的兩倍。但鋰金屬技術(shù)存在嚴(yán)重缺陷:在相對(duì)較少的充放電周期后,電池容量會(huì)迅速下降。
新研究發(fā)現(xiàn),通過將電池置于放電狀態(tài),可恢復(fù)損失的電池容量并延長(zhǎng)循環(huán)壽命。這些絞線機(jī)改進(jìn)只需重新編程電池管理軟件即可實(shí)現(xiàn),無需額外成本或改變?cè)O(shè)備、材料或生產(chǎn)流程。
具體操作可分為兩個(gè)步驟:首先是將電池完全放電。放電會(huì)從陽極剝離所有金屬鋰,剩下的只是被固體電解質(zhì)界面(SEI)包圍的不活躍的孤立鋰碎片(死鋰)。
接著讓電池靜置。研究發(fā)現(xiàn),如果電池在放電狀態(tài)下靜置1小時(shí),SEI基質(zhì)周圍的死鋰就會(huì)溶解掉。重新連接到陽極會(huì)使失效的鋰重新煥發(fā)活力,使電池能產(chǎn)生更多電量并延長(zhǎng)其循環(huán)壽命。
研究人員使用延時(shí)視頻顯微鏡,直觀地確認(rèn)了剩余SEI的分解以及隨后在靜止階段死鋰的恢復(fù)。
典型的電動(dòng)汽車約有4000個(gè)電池,排列在由電池管理系統(tǒng)控制的模塊中。電池管理系統(tǒng)是監(jiān)視和控制電池性能的“電子大腦”?,F(xiàn)有的管理系統(tǒng)可編程實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊完全放電,使其剩余容量為零。因此,這種方法不需要昂貴的新制造技術(shù)或材料。
斯坦福大學(xué)能源與工程系教授崔屹表示,新研究可為電動(dòng)汽車制造商提供有關(guān)如何使鋰金屬技術(shù)適應(yīng)實(shí)際駕駛條件的實(shí)用見解,幫助指導(dǎo)未來的研究,推動(dòng)鋰金屬電池走向廣泛的商業(yè)應(yīng)用。