美國(guó)加利福尼亞州的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)可能改變消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車中鋰離子電池的充電方式，從而延長(zhǎng)電池使用壽命。這項(xiàng)研究對(duì)一項(xiàng)“常識(shí)”提出了挑戰(zhàn)，即慢充電有助于延長(zhǎng)電池使用壽命，快速放電對(duì)電池有損害。
斯坦福材料和能源科學(xué)學(xué)院(Stanford Institute for Materials and Energy Sciences)研究人員William Chueh在一次采訪中表示，“我們總是習(xí)慣于把電池當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)考慮問(wèn)題，但是，在一塊iPhone電池內(nèi)部有數(shù)萬(wàn)億個(gè)粒子。我們過(guò)去一直在宏觀層次上研究電池的表現(xiàn)，我們的新研究把單個(gè)粒子作為研究對(duì)象，目的是找出電池的工作模型。”
Chueh及研究團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的粒子加速器，觀察電池充電和放電時(shí)單個(gè)粒子的表現(xiàn)。這是首次以電池中單個(gè)粒子為對(duì)象進(jìn)行的研究。
電池中電流并非是均勻分布，每個(gè)粒子逐步被充滿電的，而是單個(gè)或少量粒子在短期內(nèi)被充電，然后再對(duì)下一個(gè)粒子進(jìn)行充電。電池在充電時(shí)實(shí)際上是逐個(gè)粒子被依次充電的。這讓研究人員感到吃驚，因?yàn)閭鹘y(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為快速充電會(huì)對(duì)電池造成損害。
Chueh說(shuō)，“過(guò)去10或20年，我們一直被告知應(yīng)當(dāng)盡可能地放慢充電速度，減少電池中的熱量，從而延長(zhǎng)電池使用壽命。我們新進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，這是不完全正確的。”
研究人員提出了對(duì)電池更均勻地充電的一些建議，可能把鋰離子電池的平均使用壽命由2年延長(zhǎng)到約10年。更均勻地充電——無(wú)論快慢，都能減少對(duì)電池造成損害的局部發(fā)熱。研究人員還在研究在不對(duì)電池造成損害的前提下快速充電或放電的方法。
這項(xiàng)研究可能惠及充電時(shí)間動(dòng)輒需要數(shù)個(gè)小時(shí)之久的電動(dòng)汽車。如果充電時(shí)間能進(jìn)一步縮短，用戶在駕駛電動(dòng)汽車長(zhǎng)途旅行時(shí)就無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間為愛車充電了。能應(yīng)對(duì)電力需求激增的電池也將使電網(wǎng)受益。
研究團(tuán)隊(duì)還需要進(jìn)行更多的試驗(yàn)工作，對(duì)電池進(jìn)行數(shù)千次的充、放電試驗(yàn)，模擬用戶日常對(duì)電池充、放電的行為，檢測(cè)電池的表現(xiàn)。另外，他們已經(jīng)與消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車公司洽談合作事宜。
該研究團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自麻省理工學(xué)院、美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、三星美國(guó)先進(jìn)技術(shù)研究院、勞倫斯-伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。
