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可恢复老化锂电池并延长循环寿命的新技术

时间:2022-10-27 14:44:13来源:钜大LARGE

导语:​因目前锂离子电池技术发展趋于稳定,促使便携式电子设备及电动车产业蓬勃发展,造成全球对于锂离子电池的需求量日益增加,然而长期使用锂离子电池产品

太阳集团网址首页  因目前锂离子电池技术发展趋于稳定,促使便携式电子设备及电动车产业蓬勃发展,造成全球对于锂离子电池的需求量日益增加,然而长期使用锂离子电池产品,将会使电池内部材料老化而导致蓄电量降低,导致产品使用一段时间后就须更换新的电池。目前市面常见的充电方法为定电流-定电压(CC-CV)充电法,然而此充电法于定电流(CC)充电段即将结束时,会造成电池内部固态电解质介面(SEI)的生成,使电池内可循环的锂离子损失,导致电池循环寿命下降。

  大学凝态科学研究中心陈柏端等应用密度泛函理论对于磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部锂离子移动情形进行分析计算,建立一正弦波充电模型,此模型于充电过程中引入一负电压来抑制钝化层的生成。

  研究人员以电动车用电池容量低于80%就需汰换的标准,来比较弦波充电法与传统CC-CV充电法的电池电容量,并对电池以大电流充放电的方式来模拟电动车使用情境,由实验结果可发现传统CC-CV充电法于600次循环后就达80%容量,而使用弦波充电法的电池还有剩余95%的电容量,说明弦波充电法对于电池使用寿命上有延长的功效。

  另外,对于从电动车上淘汰下来的电池以弦波充电法充电,也能够提升最多18.7%的电容量。弦波充电于充电过程中,电池温度上升最多9°C,且充电时间仅需传统CC-CV充电法时间的一半,其表现皆优于传统CC-CV充电法。

  为验证弦波充电法对于电池内部SEI膜阻抗的影响情形,研究人员利用电化学阻抗图谱(EIS)对电池进行分析,结果显示使用此充电法进行600次循环后的电池比起使用传统CC-CV的电池,有效抑制了SEI膜的成长,并能保持与全新电池内部阻抗相近的水平,说明此充电法对于锂离子电池内部材料结构的破坏情形较小,而能提供电池更长的使用寿命,故此充电法将提供锂离子电池产品使用者更好的选择。


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