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国外发现影响锂电池寿命的关键:都是负极惹的祸?

2015-07-17 09:34
路过的码农
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  欧洲汽车大厂德国宝马(BMW)与法国宝狮雪铁龙集团(Peugeot Citroen Automobiles),以及德、法、荷兰的数家研究机构,认为电动车是未来洁净交通与洁净能源的重要关键,而锂电池又是电动车的关键,因此成立 ABattRelife 研究会议,专门研究如何延长锂电池寿命,以及如何再利用与回收再制锂电池,3 年研究下来,ABattRelife 终于在 2015 年 6 月发布研究成果,揭晓影响锂电池寿命的关键因素。

  ABattRelife 成立于 2012 年,成员包括宝马、宝狮雪铁龙、荷兰应用科学研究院(TNO)、荷兰电力研究院(KEMA Nederland B.V)、德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer-Gesellschaft)、德国电力能源储存研究院(Institute for Electrical Energy Storage)、法国未来汽车协会(Pôle Véhicule du Futur)、德国弗莱贝格工业大学、法国贝佛─蒙贝利亚尔科技大学、法国特鲁瓦科技大学。2015 年 6 月 11 日,ABattRelife 在德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会召开最终大会,发布 3 年来的研究成果。

  ABattRelife 研究发现,锂电池持续充放电使用的过程中,正极变化不多,但是石墨负极却会逐渐发生微小裂痕,原本在电解质中的锂离子在负极发生沉积,产生一层锂金属薄膜,甚至成为锂板,因而造成电池效能严重受损,电脑断层显示这个现象是由电池内部压力分布不均所造成,而形成锂板使电解质中锂离子大量流失,更会摧毁该部分的电池结构,而且锂板形成后就不可逆,使得该电池只能寿终正寝。

  电动车用锂电池所需的效能较高,一般当锂电池衰退到 8 成效能时就必须淘汰,理论上 8 成效能的锂电池,用来二次利用,譬如作为能源储存用途,仍然可胜任愉快,但如果这些锂电池内部发生锂板沉积,效能衰退曲线与电池的情况会极度不稳定,将无法二次利用。

  研究团队也发现,负极的内部结构损坏造成寿命简短的状况,与过速充电、过高电力负载,以及太低的运作温度有关,若是能限制电池所负荷的电力、电压,并且将运作温度保持在摄氏 35 度,将可延缓电池效能减损,大为延长电池寿命。

  由于电池成本与寿命有关,电池寿命越长,摊提下来相对成本就越低,了解电池寿命缩短的原理,有助于未来进一步降低各种锂电池应用的成本。

  ABattRelife 也研究如何能更有效率的回收锂电池材料,利用机械性粉碎后,以筛滤、磁铁与重力分离方式,可回收 5 成的材料,不过研究过程中也发现因应不同种类的锂电池,必须发展不同的特定回收方式,因此若要实际进入有经济价值的商业运作阶段,还需要进一步的努力。

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