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困扰业界的锂金属电池寿命问题,解决方案竟如此简单?

2024-05-31 16:21:48 综合报道 阅读:
业界一直在测试各种新材料和技术,以延长锂金属电池的循环寿命,而实际想要延长其循环寿命并不需要多么复杂的方案,甚至远比我们想象的简单···

使用锂金属电池的电动汽车,一次充电可行驶800—1100公里,是当前锂离子电池续航里程的两倍,但该技术却存在着严重缺陷,它的电池容量会在几次充放电循环后迅速下降。g4eednc

业界一直在测试各种新材料和技术,以延长锂金属电池的循环寿命,而实际想要延长其循环寿命并不需要多么复杂的方案,甚至远比我们想象的简单。美国斯坦福大学的研究人员发现,只需将电池的电量完全耗尽,并静置几小时,就能恢复电池容量,并提升整体性能。g4eednc

当电池放电时,微米级的锂金属碎片会被从阳极分离并被困在固体电解质界面 (SEI) 基质中。SEI基质是一种在阳极和电解质相遇处形成的海绵状基质,它会包围从阳极剥离的孤立锂金属碎片(死锂),并阻止它们参与电化学反应,反复充电和放电会导致额外的死锂堆积,进而导致电池容量迅速下降。g4eednc

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被困住的死锂g4eednc

而要解决死锂问题其实非常简单:g4eednc

  • 首先是将电池完全放电。放电会从阳极剥离所有金属锂,剩下的只是被SEI基质包围的死锂。
  • 接着让电池静置。研究发现,如果电池在放电状态下静置1小时,死锂周围的SEI基质就会溶解掉。
  • 当再次给电池充电时,由于阻挡的固体质量较少,死锂就会重新连接到阳极,使电池拥有更多能量并延长其循环寿命。

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SEI基质的溶解g4eednc

据介绍,一辆典型的电动汽车约有4000个电池,排列成由电池管理系统控制的模块。电池管理系统作为监视和控制电池性能的“电子大脑”,完全可以通过编程来实现单个模块完全放电,使其剩余容量为零,进而静置恢复电池容量。也就是说使用该方法只需要改变控制软件就可以实现锂金属电池的循环寿命的提升,而不需要昂贵的新制造技术或材料。g4eednc

责编:Ricardo
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