鋰離子電池應(yīng)用于從電動(dòng)汽車到便攜式電子產(chǎn)品的各種領(lǐng)域，但這些電池的最大容量會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。它們使用的時(shí)間越長，經(jīng)歷的充電周期越多，它們能夠擁有的電量就越少。

聯(lián)想電腦曾經(jīng)指出，許多筆記本電腦的電池在電量耗盡之前可以持續(xù)使用長達(dá)五年，其充電周期大概為300-500次。

科學(xué)家們也認(rèn)同，最好的商業(yè)級(jí)電池，即用鎳、鈷、錳混合材料NCM523（陰極）和石墨（陽極）作為電極的鋰電池，其使用壽命也只不過是8年。

但一份研究指出，使用新的充電方案可以使鋰離子電池的使用壽命長出一倍。來自柏林亥姆霍茲中心 (HZB) 和柏林洪堡大學(xué)的歐洲研究人員團(tuán)隊(duì)表示，通過優(yōu)化循環(huán)條件，鋰離子電池有望使用長達(dá)數(shù)十年。

這意味著該充電方案將極大減輕電池制造和回收的壓力，從而為商業(yè)制造節(jié)約成本，并打造更為可持續(xù)的未來。

充電周期翻一倍

該研究首次發(fā)表于今年3月14日的《先進(jìn)材料科學(xué)》雜志上。研究人員們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的充電協(xié)議——通過脈沖電流而不是恒定電流為設(shè)備供電。

研究人員對(duì)比了兩種充電協(xié)議后發(fā)現(xiàn)，恒流充電時(shí)，電池樣品陽極的固體電解質(zhì)界面明顯更厚，且電極結(jié)構(gòu)中裂紋更多。這意味著鋰離子電池容量的顯著損失。

而使用脈沖充電，其不僅促進(jìn)鋰離子在石墨中均勻分布，從而減少了石墨顆粒中的機(jī)械應(yīng)力和裂紋，其還能抑制NCM523陰極結(jié)構(gòu)的退化。這將使電池可進(jìn)行的充電周期數(shù)從恒定電流的大約500增加到1000以上。

測試結(jié)果初步表明，脈沖充電可以在電池容量保持率為80%以上的情況下，使商用鋰離子電池的使用壽命延長一倍。

這份研究進(jìn)一步證實(shí)了此前學(xué)界對(duì)于脈沖電流的設(shè)想。2023年，瑞典KTH皇家理工學(xué)院粒子物理學(xué)教授Josefin Strandberg就曾發(fā)表了一篇論文，發(fā)現(xiàn)使用基于脈沖電流的充電協(xié)議時(shí)，鋰離子電池的健康狀況得到了明顯改善。