因目前锂离子电池技术发展趋于稳定，促使便携式电子设备及电动车产业蓬勃发展，造成全球对于锂离子电池的需求量日益增加，然而长期使用锂离子电池产品，将会使电池内部材料老化而导致蓄电量降低，导致产品使用一段时间后就须更换新的电池。目前市面常见的充电方法为定电流-定电压(CC-CV)充电法，然而此充电法于定电流(CC)充电段即将结束时，会造成电池内部固态电解质介面(SEI)的生成，使电池内可循环的锂离子损失，导致电池循环寿命下降。
台湾大学凝态科学研究中心陈柏端等应用密度泛函理论对于磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部锂离子移动情形进行分析计算，建立一正弦波充电模型，此模型于充电过程中引入一负电压来抑制钝化层的生成。
研究人员以电动车用电池容量低于80%就需汰换的标准，来比较弦波充电法与传统CC-CV充电法的电池电容量，并对电池以大电流充放电的方式来模拟电动车使用情境，由实验结果可发现传统CC-CV充电法于600次循环后就达80%容量，而使用弦波充电法的电池还有剩余95%的电容量，说明弦波充电法对于电池使用寿命上有延长的功效。
另外，对于从电动车上淘汰下来的电池以弦波充电法充电，也能够提升最多18.7%的电容量。弦波充电于充电过程中，电池温度上升最多9 °C，且充电时间仅需传统CC-CV充电法时间的一半，其表现皆优于传统CC-CV充电法。
为验证弦波充电法对于电池内部SEI膜阻抗的影响情形，研究人员利用电化学阻抗图谱(EIS)对电池进行分析，结果显示使用此充电法进行600次循环后的电池比起使用传统CC-CV的电池，有效抑制了SEI膜的成长，并能保持与全新电池内部阻抗相近的水平，说明此充电法对于锂离子电池内部材料结构的破坏情形较小，而能提供电池更长的使用寿命，故此充电法将提供锂离子电池产品使用者更好的选择。
该论文作者为：Po-Tuan Chen, Fang-Haur Yang, Zhong-Ting Cao, Jyun-Ming Jhang, Hong-Min Gao, Mo-Hua Yang, K. David Huang
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Reviving aged lithium-ion batteries and prolonging their cycle life by sinusoidal waveform charging strategy
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/batt.201900022
繁體中文版本
Batt. & Supercaps：恢復老化鋰離子電池並延長循環壽命
因目前鋰離子電池技術發展趨於穩定，促使便攜式電子設備及電動車產業蓬勃發展，造成全球對於鋰離子電池的需求量日益增加，然而長期使用鋰離子電池產品，將會使電池內部材料老化而導致蓄電量降低，導致產品使用一段時間後就須更換新的電池。目前市面常見的充電方法為定電流-定電壓(CC-CV)充電法，然而此充電法於定電流(CC)充電段即將結束時，會造成電池內部固態電解質介面(SEI)的生成，使電池內可循環的鋰離子損失，導致電池循環壽命下降。
臺灣大學凝態科學研究中心陳柏端等應用密度泛函理論對於磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池內部鋰離子移動情形進行分析計算，建立一正弦波充電模型，此模型於充電過程中引入一負電壓來抑制鈍化層的生成。
研究人員以電動車用電池容量低於80%就需汰換的標準，來比較弦波充電法與傳統CC-CV充電法的電池電容量，並對電池以大電流充放電的方式來模擬電動車使用情境，由實驗結果可發現傳統CC-CV充電法於600次循環後就達80%容量，而使用弦波充電法的電池還有剩餘95%的電容量，說明弦波充電法對於電池使用壽命上有延長的功效。
另外，對於從電動車上汰役下來的電池以弦波充電法充電，也能夠提升最多18.7%的電容量。弦波充電於充電過程中，電池溫度上升最多9 °C，且充電時間僅需傳統CC-CV充電法時間的一半，其表現皆優於傳統CC-CV充電法。
為驗證弦波充電法對於電池內部SEI膜阻抗的影響情形，研究人員利用電化學阻抗圖譜(EIS)對電池進行分析，結果顯示使用此充電法進行600次循環後的電池比起使用傳統CC-CV的電池，有效抑制了SEI膜的成長，並能保持與全新電池內部阻抗相近的水平，說明此充電法對於鋰離子電池內部材料結構的破壞情形較小，而能提供電池更長的使用壽命，故此充電法將提供鋰離子電池產品使用者更好的選擇。
（本稿件来自Wiley）
本文版权属于X-MOL（x-mol.com），未经许可谢绝转载！欢迎读者朋友们分享到朋友圈or微博！
长按下图识别图中二维码，轻松关注我们！
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
