(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(chē)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(chē)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(chē)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(lèi)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)