有什么辦法可以恢復衰老的鋰電池并延長循環(huán)壽命嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-27 14:33
點擊量：次
因目前鋰離子電池技術發(fā)展趨于穩(wěn)定，促使便攜式電子設備及電動車產業(yè)蓬勃發(fā)展，造成全球對于鋰離子電池的需求量日益增加，然而長期使用鋰離子電池產品，將會使電池內部材料老化而導致蓄電量降低，導致產品使用一段時間后就須更換新的電池。目前市面常見的充電方法為定電流-定電壓(CC-CV)充電法，然而此充電法于定電流(CC)充電段即將結束時，會造成電池內部固態(tài)電解質介面(SEI)的生成，使電池內可循環(huán)的鋰離子損失，導致電池循環(huán)壽命下降。
臺灣大學凝態(tài)科學研究中心陳柏端等應用密度泛函理論對于磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池內部鋰離子移動情形進行分析計算，建立一正弦波充電模型，此模型于充電過程中引入一負電壓來抑制鈍化層的生成。
研究人員以電動車用電池容量低于80%就需汰換的標準，來比較弦波充電法與傳統(tǒng)CC-CV充電法的電池電容量，并對電池以大電流充放電的方式來模擬電動車使用情境，由實驗結果可發(fā)現傳統(tǒng)CC-CV充電法于600次循環(huán)后就達80%容量，而使用弦波充電法的電池還有剩余95%的電容量，說明弦波充電法對于電池使用壽命上有延長的功效。
另外，對于從電動車上淘汰下來的電池以弦波充電法充電，也能夠提升最多18.7%的電容量。弦波充電于充電過程中，電池溫度上升最多9°C，且充電時間僅需傳統(tǒng)CC-CV充電法時間的一半，其表現皆優(yōu)于傳統(tǒng)CC-CV充電法。
為驗證弦波充電法對于電池內部SEI膜阻抗的影響情形，研究人員利用電化學阻抗圖譜(EIS)對電池進行分析，結果顯示使用此充電法進行600次循環(huán)后的電池比起使用傳統(tǒng)CC-CV的電池，有效抑制了SEI膜的成長，并能保持與全新電池內部阻抗相近的水平，說明此充電法對于鋰離子電池內部材料結構的破壞情形較小，而能提供電池更長的使用壽命，故此充電法將提供鋰離子電池產品使用者更好的選擇。
“新能源汽車起火事故的發(fā)生，主要原因是當前的技術水平不足以完全避免鋰離子電池的熱失控現象。”煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司（下文簡稱：創(chuàng)為新能源）總經理張立磊分析稱，“在新能源汽車的使用過程中，鋰離子電池的工作狀況千差萬別，觸發(fā)熱失控的因素很多，加之處于完全封閉的環(huán)境中，在沒有監(jiān)控預警設備的狀況下，事故發(fā)生是不可避免的。”
新能源車電池箱火災防控裝置裝機近30萬套
在此背景下，動力電池熱失控的安全預警顯得愈加重要。
“國家政策的發(fā)布，對于我們這樣的安全產品生產企業(yè)是利好。能帶動市場需求爆發(fā)和增長，如果能抓住機會，公司的業(yè)績會有較大提升，創(chuàng)為將以領先的技術優(yōu)勢確立市場引領地位”張立磊坦言。
公開資料顯示，創(chuàng)為新能源于2011年開始研發(fā)熱失控監(jiān)測預警及自動滅火技術，研發(fā)出了電池系統(tǒng)熱失控預警及控制系統(tǒng)，運行3年來，百分之百正確預警及監(jiān)測電池熱失控引發(fā)的事故。此外，電池熱失控發(fā)生后，電解液泄露是電池自燃的必經階段，會導致火災災情擴大，該系統(tǒng)還預警及監(jiān)測到了上百起電解液泄露的情況。
臺灣大學凝態(tài)科學研究中心陳柏端等應用密度泛函理論對于磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池內部鋰離子移動情形進行分析計算，建立一正弦波充電模型，此模型于充電過程中引入一負電壓來抑制鈍化層的生成。
研究人員以電動車用電池容量低于80%就需汰換的標準，來比較弦波充電法與傳統(tǒng)CC-CV充電法的電池電容量，并對電池以大電流充放電的方式來模擬電動車使用情境，由實驗結果可發(fā)現傳統(tǒng)CC-CV充電法于600次循環(huán)后就達80%容量，而使用弦波充電法的電池還有剩余95%的電容量，說明弦波充電法對于電池使用壽命上有延長的功效。
另外，對于從電動車上淘汰下來的電池以弦波充電法充電，也能夠提升最多18.7%的電容量。弦波充電于充電過程中，電池溫度上升最多9°C，且充電時間僅需傳統(tǒng)CC-CV充電法時間的一半，其表現皆優(yōu)于傳統(tǒng)CC-CV充電法。
為驗證弦波充電法對于電池內部SEI膜阻抗的影響情形，研究人員利用電化學阻抗圖譜(EIS)對電池進行分析，結果顯示使用此充電法進行600次循環(huán)后的電池比起使用傳統(tǒng)CC-CV的電池，有效抑制了SEI膜的成長，并能保持與全新電池內部阻抗相近的水平，說明此充電法對于鋰離子電池內部材料結構的破壞情形較小，而能提供電池更長的使用壽命，故此充電法將提供鋰離子電池產品使用者更好的選擇。
“新能源汽車起火事故的發(fā)生，主要原因是當前的技術水平不足以完全避免鋰離子電池的熱失控現象。”煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司（下文簡稱：創(chuàng)為新能源）總經理張立磊分析稱，“在新能源汽車的使用過程中，鋰離子電池的工作狀況千差萬別，觸發(fā)熱失控的因素很多，加之處于完全封閉的環(huán)境中，在沒有監(jiān)控預警設備的狀況下，事故發(fā)生是不可避免的。”
新能源車電池箱火災防控裝置裝機近30萬套
在此背景下，動力電池熱失控的安全預警顯得愈加重要。
“國家政策的發(fā)布，對于我們這樣的安全產品生產企業(yè)是利好。能帶動市場需求爆發(fā)和增長，如果能抓住機會，公司的業(yè)績會有較大提升，創(chuàng)為將以領先的技術優(yōu)勢確立市場引領地位”張立磊坦言。
公開資料顯示，創(chuàng)為新能源于2011年開始研發(fā)熱失控監(jiān)測預警及自動滅火技術，研發(fā)出了電池系統(tǒng)熱失控預警及控制系統(tǒng)，運行3年來，百分之百正確預警及監(jiān)測電池熱失控引發(fā)的事故。此外，電池熱失控發(fā)生后，電解液泄露是電池自燃的必經階段，會導致火災災情擴大，該系統(tǒng)還預警及監(jiān)測到了上百起電解液泄露的情況。
