单独来看,每个电池单元都很小,看起来微不足道。 然而,当数百个这样的电池串联和并联时,它们就构成了电动汽车动力总成的主要组成部分。 因此,找到一种能够最大限度地提高能量密度和寿命的电池化学成分对于为未来的电动汽车提供动力至关重要。 斯坦福大学Precourt能源研究所最近发现,锂金属电池可以恢复因退化而损失的容量。
锂金属电池类似于为当今智能手机和电动汽车提供动力的锂离子电池,但存在显着差异。 在锂离子电池中,阴极由多孔氧化锂制成,阳极由石墨组成。 锂金属电池保留了氧化锂阴极,但用电镀锂制成的阳极代替了石墨阳极。 使用电镀锂阳极可以显着提高电荷存储容量,并可能使电动汽车的续航里程增加一倍。
但有一个问题:锂金属电池的容量下降速度比锂离子电池快得多。 当电池经历充电循环时,镀锂金属的碎片可能会从阳极脱落。 同时,当电池放电时,会形成固体电解质界面(SEI)基质。 锂金属电池中的电解质可以是液体或固体,它内部有一个隔膜,可以防止阴极和阳极相互接触,但允许电子流过。
当锂金属分离时,它被新形成的SEI基体捕获并成为枝晶。 在这种情况下,电池的充电容量会降低; 换句话说,电池性能会下降。 电池退化通常被认为是不可逆的。
斯坦福大学最近的研究表明,通过适当的充电协议可以恢复锂金属电池的容量减少。 其基本原理是,如果锂金属电池在长时间充满电时会退化,那么如果电池完全放电,则可能会发生相反的情况。
研究表明,锂金属电池的容量退化是可以恢复的。 当放电的电池放置几个小时时,SEI 基质将开始溶解到电解质中,释放捕获的锂。 然后,当电池充电时,锂可以重新连接并再次存储电量。
该研究所表示,锂金属电池成为主流需要一些时间,但它希望进一步推进实验室对大型项目的研究,例如在电动汽车中使用经过验证的电池组进行测试,将提供所需的真实世界数据。 如果该项目在道路上看到与实验室类似的结果,未来的锂金属电动汽车车主将需要意识到,例如,车主可能需要将电池电量降低到零,并每周将其闲置以延长其使用寿命。