(科學新知)適當加壓即可延長鋰電池壽命 張家偉
英國劍橋大學近日發佈公報說,通過對鋰電池施加適當且穩定的物理壓力,即可讓其使用壽命提高一倍。這一成果有望延長電動汽車電池壽命,減少電池報廢和關鍵礦產開採帶來的環境壓力。
鋰電池充放電過程中,鋰離子不斷在正負極之間移動,電池體積也會隨之反覆膨脹和收縮,長期循環產生的機械應力會加速電池老化。目前,依靠改進電池材料或化學配方等方式僅能給電池壽命帶來小幅提升。
為此,劍橋大學領銜的研究團隊設計了一套實驗裝置,利用充氣式氣囊持續對軟包電池施加穩定壓力,並實時監測電池體積變化,以研究壓力對電池壽命的影響。軟包電池是指採用鋁塑複合膜封裝外殼的鋰電池。
實驗結果顯示,當壓力保持在約12.5巴時電池性能最佳。壓力過高會導致負極表面析出金屬鋰,壓力不足則容易造成正極材料開裂,都會加快電池衰減。
研究負責人之一、劍橋大學工程學院教授邁克爾·德福爾德表示,研究團隊沒有改變電池的電解液或電極材料,而是直接使用市售電池進行實驗,證明僅通過優化壓力管理,就能夠顯著延長電池壽命。
研究人員認為,這項技術未來有望降低電動汽車電池更換頻率,減少廢舊電池回收處理壓力,並降低鎳、鈷等礦產資源的需求,從而減輕相關礦產開採帶來的環境和社會影響,對快速發展的電動汽車市場尤其是二手車市場具有重要意義。
目前該技術仍處於實驗室驗證階段,未來還需進一步擴大規模並應用於商業化電池系統。相關研究成果已發表在英國《自然-能源》雜誌上。◇







