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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(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程

時(shí)間:2021-12-27 09:23來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來(lái)源：AZOM）
 
       據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)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(dòng)汽車的續(xù)航里程。
 
       在鋰電池循環(huán)過(guò)程中，所積聚的小島狀非活性鋰會(huì)與電極斷開(kāi)，從而降低電池的電荷存儲(chǔ)的能力。然而，研究小組發(fā)現(xiàn)，可以讓這些“死”鋰，像蠕蟲(chóng)一樣向其中一個(gè)電極蠕動(dòng)，直到二者重新連接，從而部分逆轉(zhuǎn)不需要的過(guò)程。
 
       測(cè)試顯示，額外增加這一步驟，能夠減緩測(cè)試電池退化，使電池壽命增長(zhǎng)近30%。研究人員正在探討，如何通過(guò)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(duì)于目前電動(dòng)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(zhǎng)、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(kāi)發(fā)鋰金屬電池，以在單位體積或重量上存儲(chǔ)更多的能量。在電動(dòng)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(lái)回穿梭。隨著時(shí)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(wú)法與電極連接。這會(huì)導(dǎo)致容量損失，對(duì)于鋰金屬技術(shù)和快速充電鋰離子電池，這一問(wèn)題尤為嚴(yán)重。
 
       在此項(xiàng)研究中，研究人員證明，通過(guò)調(diào)動(dòng)和恢復(fù)孤立的鋰，可以延長(zhǎng)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(kāi)始推測(cè)，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(dòng)。研究人員由此產(chǎn)生進(jìn)行這項(xiàng)研究的想法。該團(tuán)隊(duì)已通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這一過(guò)程。
 
       研究人員制造了一個(gè)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(gè)孤立的鋰島。通過(guò)該測(cè)試設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤電池使用時(shí)發(fā)生的內(nèi)部情況。
 
       結(jié)果顯示，該孤立的鋰島并沒(méi)有“死”，而是對(duì)電池運(yùn)行做出了反應(yīng)。當(dāng)給電池充電時(shí)，該島慢慢向正極移動(dòng)；放電時(shí)，則向反方向蠕動(dòng)。Cui表示：“就像一只非常緩慢的蠕蟲(chóng)，頭向前移一點(diǎn)，尾巴再往里一點(diǎn)，這樣一納米一納米地移動(dòng)。在這種情況下，通過(guò)溶解一端并將物質(zhì)沉積到另一端來(lái)輸送。如果能讓鋰蠕蟲(chóng)保持移動(dòng)，最終會(huì)接觸到正極，并重新建立電氣連接。”
 
       延長(zhǎng)電池壽命
 
       研究人員已通過(guò)其他測(cè)試電池和計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證這一結(jié)果，并且證明在真實(shí)的電池中，通過(guò)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(guò)程中，可以使分離的鋰向負(fù)極移動(dòng)，而且電流越高，移動(dòng)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(dòng)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(guò)程。”
 
       據(jù)稱這些研究結(jié)果，對(duì)于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)更堅(jiān)固的鋰金屬電池，也具有重要意義。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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