簡易方法延長鋰金屬電池壽命只需耗盡電量并靜置幾小時

科學(xué)家一直在測試各種新材料和技術(shù)，以提高車用鋰電池的循環(huán)壽命。美國斯坦福大學(xué)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種簡單且低成本的解決方案:只需讓電池耗盡電量并靜置幾小時，不僅能恢復(fù)電池容量，還能提升整體性能。該研究成果7日發(fā)表于《自然》雜志。

下一代電動汽車可使用鋰金屬電池，一次充電可行駛800—1100公里，這是傳統(tǒng)鋰離子電池續(xù)航里程的兩倍。但鋰金屬技術(shù)存在嚴重缺陷:在相對較少的充放電周期后，電池容量會迅速下降。

新研究發(fā)現(xiàn)，通過將電池置于放電狀態(tài)，可恢復(fù)損失的電池容量并延長循環(huán)壽命。這些改進只需重新編程電池管理軟件即可實現(xiàn)，無需額外成本或改變設(shè)備、材料或生產(chǎn)流程。

具體操作可分為兩個步驟:首先是將電池完全放電。放電會從陽極剝離所有金屬鋰，剩下的只是被固體電解質(zhì)界面包圍的不活躍的孤立鋰碎片(死鋰)。

接著讓電池靜置。研究發(fā)現(xiàn)，如果電池在放電狀態(tài)下靜置1小時，SEI基質(zhì)周圍的死鋰就會溶解掉。重新連接到陽極會使失效的鋰重新煥發(fā)活力，使電池能產(chǎn)生更多電量并延長其循環(huán)壽命。

研究人員使用延時視頻顯微鏡，直觀地確認了剩余SEI的分解以及隨后在靜止階段死鋰的恢復(fù)。

資料圖:工人在車間進行電池生產(chǎn)

典型的電動汽車約有4000個電池，排列在由電池管理系統(tǒng)控制的模塊中。電池管理系統(tǒng)是監(jiān)視和控制電池性能的“電子大腦”。現(xiàn)有的管理系統(tǒng)可編程實現(xiàn)單個模塊完全放電，使其剩余容量為零。因此，這種方法不需要昂貴的新制造技術(shù)或材料。

斯坦福大學(xué)能源與工程系教授崔屹表示，新研究可為電動汽車制造商提供有關(guān)如何使鋰金屬技術(shù)適應(yīng)實際駕駛條件的實用見解，幫助指導(dǎo)未來的研究，推動鋰金屬電池走向廣泛的商業(yè)應(yīng)用。