研究显示：高频脉冲充电可以减少老化效应并延长电池使用寿命

盖世汽车讯 一种改进的充电协议或有助于延长锂离子电池的使用时间。据外媒报道，国际团队证明，通过高频脉冲电流充电，可以减少老化效应。这项研究由Philipp Adelhelm （德国柏林亥姆霍兹中心和洪堡大学）领导，并得到柏林工业大学（Technical University of Berlin）和丹麦奥尔堡大学（Aalborg University）团队的合作。在X射线源BESSY II进行的实验尤其揭示了这一点。

（图片来源：HZB）

锂离子电池功能强大，广泛应用于电动汽车和电子设备等。然而，经过数百次充电循环后，这种电池的容量会逐渐下降。最好的商用锂离子电池采用NMC532和石墨电极，使用寿命可达八年。

一般的电池充电均采用恒流方式。然而，德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）和柏林洪堡大学（Humboldt University）Philipp Adelhelm教授团队进行的一项新研究表明，这不是最有利的方法。这项研究发表在期刊《先进能源材料（Advanced Energy Materials）》上，分析了充电协议对电池使用时间的影响。

老化效应分析

部分电池测试在奥尔堡大学进行。这些电池要么用传统的恒流（CC）充电，要么用脉冲电流（PC）充电。事后分析揭示了几次充电循环后的明显差异：在CC样品中，阳极处的固体电解质界面（SEI）明显更厚，使容量受损。

该团队还发现，NMC532和石墨电极的结构中有更多的裂缝，这也导致容量损失。相比之下，采用PC充电方式导致SEI界面更薄，电极材料的结构变化更少。

BESSY II和PETRA III同步加速器实验

HZB研究员Yaolin Xu博士随后在洪堡大学和BESSY II上领导研究这些锂离子电芯，利用Operando拉曼光谱、膨胀测量法和X射线吸收光谱来分析在不同充电协议下发生的情况，并在PETRA III同步加速器上进行了补充实验。

Yaolin Xu博士总结道：“脉冲电流充电促进了锂离子在石墨中的均匀分布，从而减少石墨颗粒的机械应力和开裂现象。这提高了石墨阳极的结构稳定性。”脉冲充电还可以抑制NMC532阴极材料的结构变化，且Ni-O键长度变化较小。

脉冲电流的频率十分重要

然而，脉冲电流的频率具有重要意义：采用方波电流的高频PC充电协议，可以充分延长商用锂离子电池的使用寿命。这项研究实现了双倍的循环寿命（容量保持率为 80%）。

共同作者、柏林工业大学电能存储技术专家Julia Kowal教授表示：“脉冲充电可以在电极材料和界面稳定性方面实现诸多优势，并明显延长电池的使用寿命。”