日前，據(jù)外媒報(bào)道，一家專門研究鋰離子電池的機(jī)構(gòu)——弗勞恩霍夫交通和基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)研究所同一家大數(shù)據(jù)公司——ViriCiti展開合作，成功延長了鋰電池的使用壽命；未來，新能源汽車的用車周期和二手車價(jià)格或?qū)⒌玫綐O大的提升。

 

 

據(jù)電動(dòng)小偵探了解，研究人員在詳細(xì)分析了鋰電池評(píng)估期內(nèi)的電池使用情況以及影響電池使用壽命的負(fù)面因素后，將研究重心放在電池電量、溫度、放電深度及電荷狀態(tài)中，成功解決了鋰電 池的早期降解問題，從而延長了鋰電池使用壽命。

 

電動(dòng)小偵探認(rèn)為，在當(dāng)下電池技術(shù)本身還未獲得顛覆性的突破時(shí)，通過技術(shù)手段，有效延長電池使用壽命，或?qū)?duì)未來幾年新能源汽車二手車殘值率的提升有很大的幫助。

我相信你已經(jīng)注意到，如果你的手機(jī)在用過一段時(shí)間之后，你們明顯感覺到手機(jī)電池的充電性能有明顯的不同。如果手機(jī)使用到足夠長的時(shí)間，你手機(jī)可能一天都要充幾次電。你有沒有想過為什么？

 

首先我們了解下電池是如何工作的

 

 

電力并不神奇。實(shí)際上，對(duì)于我們大多數(shù)人來說，這是一個(gè)相當(dāng)無聊的話題，我們只希望它能夠在我們需要時(shí)使用它。但要理解為什么你的手機(jī)電池性能越來越差，你需要知道一點(diǎn)電池的工作原理。別擔(dān)心，小編說的都是基礎(chǔ)知識(shí)。

 

像任何能量一樣，電力不是你能創(chuàng)造的東西。所有我們認(rèn)為“制造”電力的東西實(shí)際上只是將一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式，而電池則使用化學(xué)反應(yīng)（能量）來建立可隨時(shí)間計(jì)量的電荷。我們的手機(jī)中，我們使用鋰基電池，因?yàn)樗鼈円院侠淼某杀咎峁w面的產(chǎn)出水平。

 

在手機(jī)電池內(nèi)部，您會(huì)發(fā)現(xiàn)三個(gè)對(duì)于我們所談?wù)摰膬?nèi)容非常重要的組件：負(fù)極（稱為陽極，通常由石墨制成），正極（稱為陰極并由鋰和其他金屬）和電解質(zhì)溶液。這三塊材料的化學(xué)反應(yīng)在其基礎(chǔ)上很簡單，也是為什么它們可以用來儲(chǔ)存能量。當(dāng)你充電時(shí)，來自充電器的鋰離子帶正電并被吸引到負(fù)極。當(dāng)您將電荷從電池中取出時(shí)，這些鋰離子將失去其正電荷并不再吸收負(fù)極。您將儲(chǔ)存的能量從已充電的電池中抽出的時(shí)間越長，不再充電的鋰離子數(shù)量也會(huì)增加，直到剩下的鋰離子不足以產(chǎn)生任何輸出并且電池已耗盡。將其插入充電器將重置此循環(huán)。

 

“循環(huán)”在這里是一個(gè)重要的詞。由于電池設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)電量，因此很難將其使用壽命作為一個(gè)時(shí)間單位進(jìn)行測量。一個(gè)為你持續(xù)兩年的電池可能只有六個(gè)月的時(shí)間供其他人使用，因?yàn)樗鼈兊氖褂梅绞讲煌?，每個(gè)人使用手機(jī)耗電不一樣，充電不一樣。所以我們很難估計(jì)它們能持續(xù)多久，電池的壽命是通過充電周期來衡量的。手機(jī)電池通常設(shè)計(jì)為可持續(xù)大約500至600個(gè)周期，并且一個(gè)周期被定義為將完全耗盡的電池充電至100％，然后再次將其耗盡至零。對(duì)剩余電量為50％的電池充電，然后將電量回流至50％屬于部分循環(huán)，這就是為什么您會(huì)聽到它建議在電池電量不足之前給電池充電。當(dāng)然，這種方式并不奏效，因?yàn)殡姵貙?shí)際上并不計(jì)算充電周期的數(shù)量。五百只是一個(gè)估計(jì)。

 

但是，由于當(dāng)您為電池充電時(shí)會(huì)發(fā)生什么，以及它如何影響未來的充電周期，可以存儲(chǔ)的能量以及存儲(chǔ)電荷的電壓（電壓的數(shù)量），因此預(yù)測電池循環(huán)壽命理論上是可行的。

 

氧化和效率

 

由于電動(dòng)汽車是一件真實(shí)的東西，而且他們使用的電池價(jià)格非常昂貴，因此有關(guān)鋰離子電池為何在使用壽命期間降解的研究已經(jīng)展開。值得慶幸的是，這也適用于我們手機(jī)內(nèi)較便宜（但仍然很貴）的電池，這是因?yàn)槌潆娺^程中會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。

 

 

我們知道，對(duì)電池充電可以使鋰離子充電，然后磁性吸引鋰離子（電是磁性的）。隨著越來越多的帶電離子被吸引，負(fù)極和正極之間的電位差增大。這就是測量電壓的方法 – 兩個(gè)電極之間的勢能差異。一旦達(dá)到特定讀數(shù)，電池將被視為充滿電。在放電時(shí)，情況正好相反，電位差減小到零，因?yàn)樨?fù)電極上不再有正電荷的離子。但是這并不意味著負(fù)極是干凈的，就像在你開始之前一樣。

 

電極氧化。與水和空氣一樣，鐵會(huì)生銹（這是氧化來自的地方），鋰，石墨和電解質(zhì)鹽會(huì)導(dǎo)致電極氧化。當(dāng)每個(gè)帶正電荷的離子從電池的陽極上剝離時(shí)，微觀層的粒子留下并且已經(jīng)化學(xué)結(jié)合到石墨陽極。這些顆粒由氧化鋰（與氧結(jié)合的鋰）原子和碳酸鋰（與碳鍵合的鋰）原子制成，兩者都不具有與石墨相同的化學(xué)或電學(xué)性質(zhì)。該層干擾充電/放電循環(huán)，并且電位差（電壓）和可以被吸引的帶電離子的數(shù)量都改變，并且最終這些改變足以注意到。

 

充電電池本質(zhì)上改變了電極的組成，并影響將來充電的方式。

 

不同類型的鋰組合物以及電解質(zhì)溶液中使用的不同鹽會(huì)影響這些沉積物留在電極上的多少，但是制造更清潔循環(huán)的材料不一定是最好的，因?yàn)樗麄儫o法提供盡可能多的儲(chǔ)存能量。我們希望手機(jī)中使用高容量，低功耗的電池，因?yàn)樗鼈儽雀吖β孰姵馗踩杀靖?，我們希望它們能夠盡可能長時(shí)間地為我們的手機(jī)供電。電動(dòng)車輛可以使用高容量，高功率的電池，因?yàn)樗鼈冇蓤?jiān)固的框架保護(hù)并且不太可能被損壞。一輛汽車還需要能夠在兩次收費(fèi)之間長途跋涉。特斯拉Model S更換電池的成本大約在12,000美元。

 

電壓很重要

 

 

影響鋰離子電池循環(huán)次數(shù)的最大因素之一是其電壓。由于手機(jī)和汽車不是設(shè)計(jì)用于充電鋰電池的唯一東西，因此2015年美國能源部花費(fèi)大量金錢和時(shí)間來查看究竟是什么原因?qū)е聠栴}以及如何減輕這些問題，因?yàn)樾l(wèi)星使用鋰基電池和太陽能充電器。在電池本身的組成之后，影響電池壽命的下一個(gè)最大罪魁禍?zhǔn)资浅潆婋妷汉捅３蛛姾傻碾妷骸?/div>