歐洲汽車大廠德國(guó)寶馬與法國(guó)寶獅雪鐵龍集團(tuán),以及德國(guó)、法國(guó)、荷蘭的數(shù)家研究機(jī)構(gòu),認(rèn)為發(fā)展電動(dòng)車是未來(lái)潔凈交通與潔凈能源的關(guān)鍵,而鋰電池又是電動(dòng)車的關(guān)鍵,因此成立了ABattRelife研究會(huì),專門研究如何延長(zhǎng)鋰電池壽命,以及如何再利用與回收再制鋰電池。經(jīng)過(guò)3年的研究,ABattRelife終于在近日發(fā)布研究成果,揭曉影響鋰電池壽命的關(guān)鍵因素。
ABattRelife成立于2012年,成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院、荷蘭電力研究院、德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)、德國(guó)電力能源儲(chǔ)存研究院、法國(guó)未來(lái)汽車協(xié)會(huì)、德國(guó)弗萊貝格工業(yè)大學(xué)、法國(guó)貝佛-蒙貝利亞爾科技大學(xué)、法國(guó)特魯瓦科技大學(xué)。
ABattRelife研究發(fā)現(xiàn),鋰電池持續(xù)充放電使用的過(guò)程中,正極變化不多,但是石墨負(fù)極卻會(huì)逐漸發(fā)生微小裂痕,原本在電解質(zhì)中的鋰離子在負(fù)極發(fā)生沉積,產(chǎn)生一層鋰金屬薄膜,甚至成為鋰板,因而造成電池能效嚴(yán)重受損,電腦斷層顯示這一現(xiàn)象是由電池內(nèi)部壓力分布不均所造成,而形成鋰板使電解質(zhì)中鋰離子大量流失,更會(huì)摧毀該部分的電池結(jié)構(gòu),而且鋰板形成后就不可逆,使得該電池只能壽終正寢。
電動(dòng)車用鋰電池所需的能效較高,一般當(dāng)鋰電池衰退到八成能效時(shí)就必須淘汰。理論上八成能效的鋰電池可進(jìn)行二次利用,譬如作為能源儲(chǔ)存用途,但如果這些鋰電池內(nèi)部發(fā)生鋰板沉積,能效衰退曲線與電池的情況會(huì)極度不穩(wěn)定,將無(wú)法二次利用。
研究團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn),負(fù)極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞造成電池壽命減短的狀況,與過(guò)速充電、過(guò)高電力負(fù)載,以及過(guò)低的運(yùn)作溫度有關(guān),如果能限制電池所負(fù)荷的電力、電壓,并且將運(yùn)作溫度保持在35℃,將可延緩電池能效減損,從而延長(zhǎng)電池壽命。
由于電池成本與壽命有關(guān),電池壽命越長(zhǎng),相對(duì)成本就越低,了解電池壽命縮短的原理,有助于未來(lái)進(jìn)一步降低各種鋰電池應(yīng)用的成本。
ABattRelife也致力于研究如何能更有效率地回收鋰電池材料,利用機(jī)械性粉碎后,以篩濾、磁鐵與重力分離方式,可回收五成的材料。不過(guò)研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)針對(duì)不同種類的鋰電池,必須發(fā)展不同的特定回收方式,因此若要實(shí)際進(jìn)入有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的商業(yè)運(yùn)作階段,還需要進(jìn)一步的努力。