欧洲团队新设计：锂电池寿命有望延长一倍！

王烜

锂离子电池应用于从电动汽车到便携式电子产品的各种领域，但这些电池的最大容量会随着时间的推移而降低。它们使用的时间越长，经历的充电周期越多，它们能够拥有的电量就越少。

联想电脑曾经指出，许多笔记本电脑的电池在电量耗尽之前可以持续使用长达五年，其充电周期大概为300-500次。

科学家们也认同，最好的商业级电池，即用镍、钴、锰混合材料NCM523（阴极）和石墨（阳极）作为电极的锂电池，其使用寿命也只不过是8年。

但一份研究指出，使用新的充电方案可以使锂离子电池的使用寿命长出一倍。来自柏林亥姆霍兹中心 (HZB) 和柏林洪堡大学的欧洲研究人员团队表示，通过优化循环条件，锂离子电池有望使用长达数十年。

这意味着该充电方案将极大减轻电池制造和回收的压力，从而为商业制造节约成本，并打造更为可持续的未来。

充电周期翻一倍

该研究首次发表于今年3月14日的《先进材料科学》杂志上。研究人员们设计了一种新的充电协议——通过脉冲电流而不是恒定电流为设备供电。

研究人员对比了两种充电协议后发现，恒流充电时，电池样品阳极的固体电解质界面明显更厚，且电极结构中裂纹更多。这意味着锂离子电池容量的显著损失。

而使用脉冲充电，其不仅促进锂离子在石墨中均匀分布，从而减少了石墨颗粒中的机械应力和裂纹，其还能抑制NCM523阴极结构的退化。这将使电池可进行的充电周期数从恒定电流的大约500增加到1000以上。

测试结果初步表明，脉冲充电可以在电池容量保持率为80%以上的情况下，使商用锂离子电池的使用寿命延长一倍。

这份研究进一步证实了此前学界对于脉冲电流的设想。2023年，瑞典KTH皇家理工学院粒子物理学教授Josefin Strandberg就曾发表了一篇论文，发现使用基于脉冲电流的充电协议时，锂离子电池的健康状况得到了明显改善。