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研究人員找到恢復(fù)鋰電池部分性能的方法 提高電動汽車?yán)m(xù)航里程
時間:2021-12-27 09:23來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：AZOM）
據(jù)外媒報道，美國能源部SLAC國家加速器實驗室（ SLAC National Accelerator Laboratory）和斯坦福大學(xué)（Stanford University ）的研究人員，可能已找到部分恢復(fù)可充電鋰電池性能的方法，有望提高電動汽車的續(xù)航里程。
在鋰電池循環(huán)過程中，所積聚的小島狀非活性鋰會與電極斷開，從而降低電池的電荷存儲的能力。然而，研究小組發(fā)現(xiàn)，可以讓這些“死”鋰，像蠕蟲一樣向其中一個電極蠕動，直到二者重新連接，從而部分逆轉(zhuǎn)不需要的過程。
測試顯示，額外增加這一步驟，能夠減緩測試電池退化，使電池壽命增長近30%。研究人員正在探討，如何通過超快放電步驟，恢復(fù)鋰離子電池的損耗容量。
失去連接
相對于目前電動汽車使用的鋰離子電池，現(xiàn)在大量研究正在尋找方法，以制造重量更輕、壽命更長、具有更高安全性和更快充電速度的可充電電池。研究人員尤其關(guān)注開發(fā)鋰金屬電池，以在單位體積或重量上存儲更多的能量。在電動汽車中使用新一代電池，可以增加單次充電里程數(shù)，并且所占用的后備箱空間可能更少。
在這兩類電池中，帶正電荷的鋰離子均在電極之間來回穿梭。隨著時間的推移，一些金屬鋰不再具有電化學(xué)活性，從而形成孤立的鋰島，無法與電極連接。這會導(dǎo)致容量損失，對于鋰金屬技術(shù)和快速充電鋰離子電池，這一問題尤為嚴(yán)重。
在此項研究中，研究人員證明，通過調(diào)動和恢復(fù)孤立的鋰，可以延長電池壽命。斯坦福大學(xué)Yi Cui教授表示：“孤立的鋰一直被認(rèn)為是不好的。然而，研究人員已發(fā)現(xiàn)，如何將‘死亡的’鋰與負(fù)極重新進(jìn)行電氣化連接，以重新激活它。”
孤立的鋰島并未“死亡”
Cui開始推測，向電池正、負(fù)極施加電壓，可以使孤立的鋰島在電極之間物理移動。研究人員由此產(chǎn)生進(jìn)行這項研究的想法。該團(tuán)隊已通過實驗，證實了這一過程。
研究人員制造了一個光學(xué)電芯，其中帶有鋰鎳錳鈷氧化物 (NMC)正極和鋰負(fù)極，并且正負(fù)極之間有一個孤立的鋰島。通過該測試設(shè)備，能夠?qū)崟r跟蹤電池使用時發(fā)生的內(nèi)部情況。
結(jié)果顯示，該孤立的鋰島并沒有“死”，而是對電池運行做出了反應(yīng)。當(dāng)給電池充電時，該島慢慢向正極移動；放電時，則向反方向蠕動。Cui表示：“就像一只非常緩慢的蠕蟲，頭向前移一點，尾巴再往里一點，這樣一納米一納米地移動。在這種情況下，通過溶解一端并將物質(zhì)沉積到另一端來輸送。如果能讓鋰蠕蟲保持移動，最終會接觸到正極，并重新建立電氣連接。”
延長電池壽命
研究人員已通過其他測試電池和計算機(jī)模擬驗證這一結(jié)果，并且證明在真實的電池中，通過調(diào)整充電充電方案，可以恢復(fù)孤立的鋰。Liu表示：“在放電過程中，可以使分離的鋰向負(fù)極移動，而且電流越高，移動得越快。因此，研究人員在電池充電后增加快速、高電流放電步驟，以使孤立的鋰移動得足夠遠(yuǎn)，并重新連接到負(fù)極上。這樣就可以重新激活鋰，使其參悟電池的使用過程。”
據(jù)稱這些研究結(jié)果，對于設(shè)計和開發(fā)更堅固的鋰金屬電池，也具有重要意義。
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