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将电池寿命延长一倍:优化充电技术使之成为可能

电池性能也能长时间保持在较高水平。(图片:pexels/Ron Lach)
电池性能也能长时间保持在较高水平。(图片:pexels/Ron Lach)
这是关于智能手机和笔记本电脑中的锂离子电池。只需对充电协议进行简单的更改,就能将可能的充电周期延长一倍。然而,实现这一目标的道路是艰难的。
E-Mobility Science

让别人说粒子加速器对日常生活没有影响吧。同步加速器BESSY IIPETRA III可能会对我们所有的移动设备产生重大影响,当然也包括电动汽车、电动自行车等。

在这两个设施中,可以观察普通锂离子电池在充电过程中的阳极和阴极。更具体地说,重点是分子层面的老化过程,每次充电过程都会使充电电池的总体状况逐渐恶化。拉曼光谱和 X 射线光谱用于根据光和 X 射线的散射来识别单个分子。

在各种测试系列中,商用电池要么以恒定电流充电,要么以脉冲电流充电。借助粒子加速器,可以观察电池内部,了解电池在短时间内的老化情况。

与其测量和比较电池容量,不如直接观察电池结构中的微小裂缝和阳极上的沉积物。与恒定电流充电过程相比,改变充电协议后,电池内部的老化程度明显降低。

研究表明,所选频率的影响最大。使用方波电流(即短电流脉冲)进行高频充电,可使充电循环次数增加一倍,直至总容量降至初始功率的 80%。

当然,充电器必须进行调整,充电时间也可能延长。另一方面,这种充电过程的简单转换提供了使用现有电池技术的可能性,因为现有电池技术已被大量生产,而且使用时间是原来的两倍。

这样,笔记本电脑中的电池就可以使用十年,而不是四年或五年。这项技术也极有可能应用到电动汽车的电池上。许多制造商规定,电动汽车的使用寿命至少为 15 万公里(10 万英里)。这一数字还可以大幅提高。

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Mario Petzold, 2024-04-17 (Update: 2024-04-17)