歐洲汽車大廠德國寶馬(BMW)與法國寶獅雪鐵龍集團(tuán)(Peugeot Citroen Automobiles),以及德、法、荷蘭的數(shù)家研究機(jī)構(gòu),認(rèn)為電動車是未來潔凈交通與潔凈能源的重要關(guān)鍵,而鋰電池又是電動車的關(guān)鍵,因此成立 ABattRelife 研究會議,專門研究如何延長鋰電池壽命,以及如何再利用與回收再制鋰電池,3 年研究下來,ABattRelife 終于在 2015 年 6 月發(fā)布研究成果,揭曉影響鋰電池壽命的關(guān)鍵因素。
ABattRelife 成立于 2012 年,成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院(TNO)、荷蘭電力研究院(KEMA Nederland B.V)、德國弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(Fraunhofer-Gesellschaft)、德國電力能源儲存研究院(Institute for Electrical Energy Storage)、法國未來汽車協(xié)會(Pôle Véhicule du Futur)、德國弗萊貝格工業(yè)大學(xué)、法國貝佛─蒙貝利亞爾科技大學(xué)、法國特魯瓦科技大學(xué)。2015 年 6 月 11 日,ABattRelife 在德國弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會召開最終大會,發(fā)布 3 年來的研究成果。
ABattRelife 研究發(fā)現(xiàn),鋰電池持續(xù)充放電使用的過程中,正極變化不多,但是石墨負(fù)極卻會逐漸發(fā)生微小裂痕,原本在電解質(zhì)中的鋰離子在負(fù)極發(fā)生沉積,產(chǎn)生一層鋰金屬薄膜,甚至成為鋰板,因而造成電池效能嚴(yán)重受損,電腦斷層顯示這個現(xiàn)象是由電池內(nèi)部壓力分布不均所造成,而形成鋰板使電解質(zhì)中鋰離子大量流失,更會摧毀該部分的電池結(jié)構(gòu),而且鋰板形成后就不可逆,使得該電池只能壽終正寢。
電動車用鋰電池所需的效能較高,一般當(dāng)鋰電池衰退到 8 成效能時就必須淘汰,理論上 8 成效能的鋰電池,用來二次利用,譬如作為能源儲存用途,仍然可勝任愉快,但如果這些鋰電池內(nèi)部發(fā)生鋰板沉積,效能衰退曲線與電池的情況會極度不穩(wěn)定,將無法二次利用。
研究團(tuán)隊也發(fā)現(xiàn),負(fù)極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞造成壽命簡短的狀況,與過速充電、過高電力負(fù)載,以及太低的運(yùn)作溫度有關(guān),若是能限制電池所負(fù)荷的電力、電壓,并且將運(yùn)作溫度保持在攝氏 35 度,將可延緩電池效能減損,大為延長電池壽命。
由于電池成本與壽命有關(guān),電池壽命越長,攤提下來相對成本就越低,了解電池壽命縮短的原理,有助于未來進(jìn)一步降低各種鋰電池應(yīng)用的成本。
ABattRelife 也研究如何能更有效率的回收鋰電池材料,利用機(jī)械性粉碎后,以篩濾、磁鐵與重力分離方式,可回收 5 成的材料,不過研究過程中也發(fā)現(xiàn)因應(yīng)不同種類的鋰電池,必須發(fā)展不同的特定回收方式,因此若要實際進(jìn)入有經(jīng)濟(jì)價值的商業(yè)運(yùn)作階段,還需要進(jìn)一步的努力。
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