鋰電池壽命如何延長并提升它的安全性能？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-03 19:49
點(diǎn)擊量：次
一、不要進(jìn)行超過12小時(shí)的超長充電
對(duì)于鋰電池的“激活”問題，眾多的說法是：充電時(shí)間一定要超過12小時(shí)，反復(fù)做三次，以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時(shí)以上”的說法，明顯是從鎳電池（如鎳鎘和鎳氫）延續(xù)下來的說法。所以這種說法，可以說一開始就是誤傳。
充電最好按照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電，特別是不要進(jìn)行超過12個(gè)小時(shí)的超長充電。通常，手機(jī)說明書上介紹的充電方法，就是適合該手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)充電方法。
二、將鋰電池置于陰涼處
高充電狀態(tài)和增加的溫度會(huì)加快電池容量的下降。 如果可能的話，盡量將電池充到40％放置于陰涼地方。這樣可以在長時(shí)間的保存期內(nèi)使電池自身的保護(hù)電路運(yùn)作。
如果充滿電后將電池置于高溫下，這樣會(huì)對(duì)電池造成極大的損害。（因此當(dāng)我們使用固定電源的時(shí)候，此時(shí)電池處于滿充狀態(tài)，溫度一般是在25－30°C之間，這樣就會(huì)損害電池，引起其容量下降）。
不要將電池暴露在高溫或嚴(yán)寒下，像三伏天時(shí)，不應(yīng)把手機(jī)放在太陽底下，經(jīng)受烈日的曝曬；或拿到空調(diào)房中，放在冷氣直吹的地方。
三、避免電池電量全部用完后再充電
電池的壽命決定于反復(fù)充放電次數(shù)，鋰電池大約可以連續(xù)充放電500次左右，之后電池的性能會(huì)大大減弱，應(yīng)盡量避免把電池內(nèi)余電全部放完再充電，否則隨著充電次數(shù)的增加，電池性能會(huì)慢慢減弱，電池的待機(jī)時(shí)間也就很難不下降了。
四、使用專用充電器
鋰離子電池必須選用專用充電器，否則可能會(huì)達(dá)不到飽和狀態(tài)，影響其性能發(fā)揮。充電完畢后，應(yīng)避免放置在充電器上超過12小時(shí)以上，長期不用時(shí)應(yīng)使電池和手機(jī)分離。最好使用原廠或聲譽(yù)較好的品牌的充電器。
電池技術(shù)目前仍然是IT界研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域，期待將來會(huì)出現(xiàn)顛覆性的科技能夠大幅提升鋰電池的壽命。日前，亞利桑那州立大學(xué)（Arizona State University）的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，使用三維聚二甲基硅氧烷（PDMS）層作為電池中鋰金屬陽極的基體材料，能夠有效地抑制鋰枝晶的形成，從而大大地延長電池壽命，減少安全隱患。該研究于3月6日發(fā)表在最新的頂級(jí)期刊《自然·能源》（Nature Energy）上。
論文的首席研究員姜漢卿（Hanqing Jiang）教授說，這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)鋰離子（lithium-ion）電池和鋰空氣（lithium-air）電池都有意義，并且對(duì)其他金屬陽極電池也有很大的意義。因?yàn)閹缀跛杏米麟姵仃枠O的金屬都會(huì)產(chǎn)生枝狀晶體，比如，鋅、鈉和鋁電池等。
姜漢卿稱，他和研究團(tuán)隊(duì)并不是從材料或電化學(xué)的角度來解決這個(gè)問題的，而是從機(jī)械工程師的角度來尋找解決方案。他說，“已知的研究表明，微小的錫針或錫須（類似枝狀晶體）在應(yīng)力作用下會(huì)從錫金屬的表面伸出，因此通過類比，我們研究了應(yīng)力作為鋰枝晶生長原因的可能性。”
圖丨（a）電鍍鋰層過程中形成的壓應(yīng)力使得PDMS基底上的銅層產(chǎn)生褶皺變形；（b）PDMS基底的褶皺變形使得鋰層中的應(yīng)力得到釋放，從而抑制枝晶的形成；（c）沒有柔性PDMS基底的應(yīng)力釋放作用，鋰金屬表面形成枝狀晶體
在第一輪研究中，研究者在電池的陽極底部加了一層柔性PDMS，發(fā)現(xiàn)鋰枝晶的生長有明顯的減少。研究者的分析表明，金屬鋰電極中累積的應(yīng)力被PDMS基底以褶皺變形的形式所釋放，而這種枝晶減少的趨勢(shì)與此應(yīng)力釋放直接相關(guān)。
“這是首次從實(shí)驗(yàn)上證明了殘余應(yīng)力在鋰枝晶的形成中起著關(guān)鍵作用”，姜漢卿說。
圖丨三維多孔鍍銅PDMS基體的制作過程
除了研究鋰枝晶的生長機(jī)制外，姜漢卿團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步研究了如何利用這種現(xiàn)象（應(yīng)力釋放減少枝晶生長）來延長鋰金屬電池的壽命，同時(shí)還保持高能量密度。
研究者提出的方法是將PDMS基體做成具備很多表面的三維結(jié)構(gòu)。“利用一塊內(nèi)部含有大量小孔的方糖作為模板，PDMS進(jìn)入方糖內(nèi)部的孔隙中，形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀基底，再鍍一層薄薄的銅層以傳導(dǎo)電子。最后，再用鋰金屬充滿這些孔隙。PDMS作為一種多孔的海綿狀層，能夠有效減輕應(yīng)力并抑制枝晶生長”
