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研究人员找到恢复锂电池部分性能的方法 提高电动汽车续航里程

盖世汽车 Elisha 2021-12-25 18:00:01
核心提示:非活性锂岛状物像蠕虫一样蠕动,从而与电极重新连接,帮助恢复电池的容量和寿命。

盖世汽车讯 据外媒报道,美国能源部SLAC国家加速器实验室( SLAC National Accelerator Laboratory)和斯坦福大学(Stanford University )的研究人员,可能已找到部分恢复可充电锂电池性能的方法,有望提高电动汽车的续航里程。

在锂电池循环过程中,所积聚的小岛状非活性锂会与电极断开,从而降低电池的电荷存储的能力。然而,研究小组发现,可以让这些“死”锂,像蠕虫一样向其中一个电极蠕动,直到二者重新连接,从而部分逆转不需要的过程。

测试显示,额外增加这一步骤,能够减缓测试电池退化,使电池寿命增长近30%。研究人员正在探讨,如何通过超快放电步骤,恢复锂离子电池的损耗容量。

失去连接

相对于目前电动汽车使用的锂离子电池,现在大量研究正在寻找方法,以制造重量更轻、寿命更长、具有更高安全性和更快充电速度的可充电电池。研究人员尤其关注开发锂金属电池,以在单位体积或重量上存储更多的能量。在电动汽车中使用新一代电池,可以增加单次充电里程数,并且所占用的后备箱空间可能更少。

在这两类电池中,带正电荷的锂离子均在电极之间来回穿梭。随着时间的推移,一些金属锂不再具有电化学活性,从而形成孤立的锂岛,无法与电极连接。这会导致容量损失,对于锂金属技术和快速充电锂离子电池,这一问题尤为严重。

在此项研究中,研究人员证明,通过调动和恢复孤立的锂,可以延长电池寿命。斯坦福大学Yi Cui教授表示:“孤立的锂一直被认为是不好的。然而,研究人员已发现,如何将‘死亡的’锂与负极重新进行电气化连接,以重新激活它。”

孤立的锂岛并未“死亡”

Cui开始推测,向电池正、负极施加电压,可以使孤立的锂岛在电极之间物理移动。研究人员由此产生进行这项研究的想法。该团队已通过实验,证实了这一过程。

研究人员制造了一个光学电芯,其中带有锂镍锰钴氧化物 (NMC)正极和锂负极,并且正负极之间有一个孤立的锂岛。通过该测试设备,能够实时跟踪电池使用时发生的内部情况。

结果显示,该孤立的锂岛并没有“死”,而是对电池运行做出了反应。当给电池充电时,该岛慢慢向正极移动;放电时,则向反方向蠕动。Cui表示:“就像一只非常缓慢的蠕虫,头向前移一点,尾巴再往里一点,这样一纳米一纳米地移动。在这种情况下,通过溶解一端并将物质沉积到另一端来输送。如果能让锂蠕虫保持移动,最终会接触到正极,并重新建立电气连接。”

延长电池寿命

研究人员已通过其他测试电池和计算机模拟验证这一结果,并且证明在真实的电池中,通过调整充电充电方案,可以恢复孤立的锂。Liu表示:“在放电过程中,可以使分离的锂向负极移动,而且电流越高,移动得越快。因此,研究人员在电池充电后增加快速、高电流放电步骤,以使孤立的锂移动得足够远,并重新连接到负极上。这样就可以重新激活锂,使其参与电池的使用过程。”

据称这些研究结果,对于设计和开发更坚固的锂金属电池,也具有重要意义。

*特别声明:本文为技术类文章,禁止转载或大篇幅摘录!违规转载,法律必究。

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202112/25I70285851C501.shtml

文章标签: 电动汽车 电池
 
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