鉅大LARGE | 點擊量:554次 | 2022年07月18日
恢復(fù)老化鋰電池并延長循環(huán)壽命
因目前鋰電池技術(shù)發(fā)展趨于穩(wěn)定,促使便攜式電子設(shè)備及電動汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,造成全球有關(guān)鋰電池的需求量日益新增,然而長期使用鋰電池產(chǎn)品,將會使電池內(nèi)部材料老化而導(dǎo)致蓄電量降低,導(dǎo)致產(chǎn)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(jié)束時,會造成電池內(nèi)部固態(tài)電解質(zhì)介面(SEI)的生成,使電池內(nèi)可循環(huán)的鋰離子損失,導(dǎo)致電池循環(huán)壽命下降。
大學(xué)凝態(tài)科學(xué)研究中心陳柏端等應(yīng)用密度泛函理論有關(guān)磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池內(nèi)部鋰離子移動情形進(jìn)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(fù)電壓來抑制鈍化層的生成。
研究人員以電動汽車用電池容量低于80%就需汰換的標(biāo)準(zhǔn),來比較弦波充電法和傳統(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汽車使用情境,由實驗結(jié)果可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)CC-CV充電法于600次循環(huán)后就達(dá)80%容量,而使用弦波充電法的電池還有剩余95%的電容量,說明弦波充電法有關(guān)電池使用壽命上有延長的功效。
另外,有關(guān)從電動汽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(xiàn)皆優(yōu)于傳統(tǒng)CC-CV充電法。
為驗證弦波充電法有關(guān)電池內(nèi)部SEI膜阻抗的影響情形,研究人員利用電化學(xué)阻抗圖譜(EIS)對電池進(jìn)行分析,結(jié)果顯示使用此充電法進(jìn)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,并能保持和全新電池內(nèi)部阻抗相近的水平,說明此充電法有關(guān)鋰電池內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)的破壞情形較小,而能供應(yīng)電池更長的使用壽命,故此充電法將供應(yīng)鋰電池產(chǎn)品使用者更好的選擇。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該論文作者為:Po-TuanChen,Fang-HaurYang,Zhong-TingCao,Jyun-MingJhang,Hong-MinGao,Mo-HuaYang,K.DavidHuang