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leyu乐鱼研究显示:高频脉冲充电可以减少老化效应并延长电池使用寿命

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  leyu乐鱼研究显示:高频脉冲充电可以减少老化效应并延长电池使用寿命盖世汽车讯 一种改进的充电协议或有助于延长锂离子电池的使用时间。据外媒报道,国际团队证明,通过高频脉冲电流充电,可以减少老化效应。这项研究由Philipp Adelhelm (德国柏林亥姆霍兹中心和洪堡大学)领导,并得到柏林工业大学(Technical University of Berlin)和丹麦奥尔堡大学(Aalborg University)团队的合作leyu乐鱼。在X射线源BESSY II进行的实验尤其揭示了这一点。

leyu乐鱼研究显示:高频脉冲充电可以减少老化效应并延长电池使用寿命(图1)

  锂离子电池功能强大,广泛应用于电动汽车和电子设备等。然而,经过数百次充电循环后,这种电池的容量会逐渐下降。最好的商用锂离子电池采用NMC532和石墨电极,使用寿命可达八年。

  一般的电池充电均采用恒流方式。然而,德国柏林亥姆霍兹中心(HZB)和柏林洪堡大学(Humboldt University)Philipp Adelhelm教授团队进行的一项新研究表明,这不是最有利的方法。这项研究发表在期刊《先进能源材料(Advanced Energy Materials)》上leyu乐鱼,分析了充电协议对电池使用时间的影响。

  部分电池测试在奥尔堡大学进行。这些电池要么用传统的恒流(CC)充电,要么用脉冲电流(PC)充电。事后分析揭示了几次充电循环后的明显差异:在CC样品中,阳极处的固体电解质界面(SEI)明显更厚,使容量受损。

  该团队还发现,NMC532和石墨电极的结构中有更多的裂缝,这也导致容量损失。相比之下,采用PC充电方式导致SEI界面更薄,电极材料的结构变化更少。

  HZB研究员Yaolin Xu博士随后在洪堡大学和BESSY II上领导研究这些锂离子电芯,利用Operando拉曼光谱、膨胀测量法和X射线吸收光谱来分析在不同充电协议下发生的情况,并在PETRA III同步加速器上进行了补充实验。

  Yaolin Xu博士总结道:“脉冲电流充电促进了锂离子在石墨中的均匀分布,从而减少石墨颗粒的机械应力和开裂现象leyu乐鱼。这提高了石墨阳极的结构稳定性。”脉冲充电还可以抑制NMC532阴极材料的结构变化,且Ni-O键长度变化较小。

  然而,脉冲电流的频率具有重要意义:采用方波电流的高频PC充电协议,可以充分延长商用锂离子电池的使用寿命。这项研究实现了双倍的循环寿命(容量保持率为 80%)。

  共同作者、柏林工业大学电能存储技术专家Julia Kowal教授表示:“脉冲充电可以在电极材料和界面稳定性方面实现诸多优势,并明显延长电池的使用寿命。”