怎樣才能做到鋰電池長壽？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-10-13 14:59
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首先,過高和過低的電量狀態(tài)對鋰電池的壽命有最不利的影響,而充放電循環(huán)次數(shù)反而是次要 的。其實,大多數(shù)售賣電器或電池上標識的可反復充電次數(shù),都是以放電百分之80為基準測試得出的。實驗表明,對于一些筆記本電腦的鋰電池,經常讓電池電壓 超過標準電壓0.1伏特,即從4.1伏上升到4.2伏,那么電池的壽命會減半,再提高0.1伏,則壽命減為原來的3分之一;長期低電量或者無電量的狀態(tài)則 會使電池內部對電子移動的阻力越來越大,于是導致電池容量變小。美國宇航局NASA讓其哈勃太空望遠鏡上電池的消耗電量設定在總容量的百分之10,以確保 電池可以反復充放電10萬次而不必更新。
其次,溫度對鋰電池壽命也有較大的影響(手機和其他小型電子設備對此點可忽略)。冰點以下的環(huán)境有可能使鋰電池在電子產品打開的瞬間燒毀,而過熱的 環(huán)境則會縮減電池的容量。因此,如果筆電長期使用外接電源也不將電池取下來,電池就長期處于筆記本排出的高熱當中,更主要的是,電池長期處于百分之100 的電量狀態(tài),很快就會報廢(包括我自己的筆電電池就是這么玩完的)。
由以上,我們可以總結出以下幾點確保鋰電池容量和壽命的注意事項:
• 不需要將鋰電池充到百分之100滿電,更不要將電量使用殆盡。在情況允許的情況下,盡量使電池的電量維持在半滿狀態(tài)附近,充電與放電的幅度越小越好;
鋰電池在使用過程中會產生枝晶，枝晶斷裂不僅會導致電池容量衰減，壽命打折，還可能刺透隔膜使電池短路起火引發(fā)安全問題。南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作提出了解決這一問題的新優(yōu)化策略，成功制備了具有多級結構的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產生，從而可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。
近年來，世界各國有不少相關研究在鋰負極材料的設計合成上取得重要突破，但至今仍無法抑制金屬鋰在大電流密度充放電下枝晶產生以及電極體積膨脹的問題，因此鋰電池的長壽命、大容量“快充快放”依然難以逾越。
“把金屬鋰沉積到具有三維網絡結構的多孔集流體中構建金屬鋰復合負極材料，是目前解決上述困難的有效途徑之一。”梁嘉杰介紹說。基于此認識，課題組首次提出實現(xiàn)超高電流密度及超長循環(huán)壽命的理想金屬鋰負極三維載體材料選擇及優(yōu)化策略。他們利用石墨烯宏觀體三維網絡作為機械骨架，銀納米線二維網絡作為導電結構，通過低成本、與工業(yè)化生產相兼容的涂布—冷干法，制備具有多級結構的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為金屬鋰復合負極材料。
經測試，該金屬鋰復合負極材料的比容量可達2573mAh/g；對稱電池測試中，首次實現(xiàn)了在極高電流密度40mAh/cm2下反復充放電1000周以上，并且過電勢低于120毫伏。通過電鏡觀察可以看到，該多級三維結構載體即使在極大電流充放電的循環(huán)條件下，仍能成功抑制金屬鋰負極中鋰枝晶生長以及電極體積變化。
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