據(jù)外媒報(bào)道，中國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)提出使用交流誘導(dǎo)（AC incentive）方法為鋰離子電池快速充電的策略。比起現(xiàn)有充電方法，該方法具有諸多優(yōu)勢(shì)。
（圖片來(lái)源：MDPI）
鋰離子電池
隨著社會(huì)電氣化和脫碳進(jìn)程加快，人們迫切需要可靠的儲(chǔ)能設(shè)備。鋰離子電池具有較高的能量密度、可靠性和耐用性，在電動(dòng)汽車(chē)中得到廣泛使用。然而，這種電池也存在一些局限性，尤其是在低溫條件下，可能出現(xiàn)電解液離子導(dǎo)電性弱、SEI膜導(dǎo)電性弱，以及化學(xué)反應(yīng)速率低等現(xiàn)象。此外，由于離子在負(fù)極石墨顆粒中的擴(kuò)散系數(shù)較低，其充電速度可能較慢。
在較低溫度下充電的另一關(guān)鍵問(wèn)題是，電池負(fù)極表面可能形成枝晶。鋰枝晶長(zhǎng)期積聚，可能破壞電池部件，縮短電池的使用壽命，并引發(fā)安全問(wèn)題。
當(dāng)前的電池低溫充電策略
為了提高鋰離子電池的效率、耐久性和可靠性，需要一種可靠的低溫快速充電策略。近年來(lái)，研究人員開(kāi)發(fā)了若干種內(nèi)部和外部加熱策略。
外部加熱策略包括，使用液體和暖空氣等方法提供必要的溫度。但是，這些方法也存在一定的局限性，如溫度分布不均勻、加熱速率低、效率低，從而阻礙其廣泛應(yīng)用。
因此，人們?nèi)找骊P(guān)注內(nèi)部加熱方法，以實(shí)現(xiàn)快速可靠的低溫充電。常用的方法包括脈沖加熱、自加熱和對(duì)流加熱。
此項(xiàng)研究
此項(xiàng)研究提出一種創(chuàng)新策略，以實(shí)現(xiàn)在低溫下對(duì)鋰離子電池快速充電。該方法可以解決在這些條件下進(jìn)行充電的若干常見(jiàn)問(wèn)題，提高效率和可靠性。
該策略通過(guò)在充電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)足夠的溫升，滿(mǎn)足電池的充電需求。研究人員探討充電速度和選取頻率，以獲得最佳充電參數(shù)。此外，還將該方法產(chǎn)生的容量損失和充電效率，與目前使用的CCCV（先恒流后恒壓）充電方法進(jìn)行了定量比較。
在研究過(guò)程中，研究人員選擇使用熱處理室，提供外部溫度條件。電池容量由BTS 600機(jī)器校準(zhǔn)。通過(guò)逆變器提供的交流電進(jìn)行充電，對(duì)電池的充放電過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制，并記錄數(shù)據(jù)和進(jìn)行分析。借助于溫度、電壓和電流傳感器，提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息。
在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，在0℃和5℃的外部環(huán)境溫度下評(píng)估溫度效應(yīng)。將電池放置2小時(shí)，以確保電池溫度達(dá)到環(huán)境溫度。在不同的SOC（車(chē)輛蓄電池的剩余電量）和溫度下，對(duì)CCCV和交流誘導(dǎo)充電策略進(jìn)行了評(píng)估。
通過(guò)CCCV充電，將電池充電至指定SOC點(diǎn)，隨后使用測(cè)試室進(jìn)行溫度調(diào)整，使其在2小時(shí)后達(dá)到所需溫度。然后，使用這兩種策略，將電池充電到所需的電壓。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要測(cè)量溫度、電流和電壓。
研究結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，交流誘導(dǎo)策略適合低溫快速充電。比起CCCV方法，使用交流誘導(dǎo)策略，達(dá)到所需充電值的速度要快20%。此外，研究人員觀察到，采用交流誘導(dǎo)策略時(shí)，波動(dòng)電壓上升，導(dǎo)致溫升更快。
與CCCV策略相比，交流誘導(dǎo)策略的平均溫升為2-4 ℃，顯著減少了在低溫條件下為鋰離子電池充電所需的時(shí)間。在研究中評(píng)估的所有溫度和SOC條件下，采用交流策略可顯著縮短充電時(shí)間。
總結(jié)
該項(xiàng)研究展示采用交流誘導(dǎo)方法為鋰離子低溫快速充電的優(yōu)勢(shì)。在所有測(cè)試條件下，交流充電法的效率均高于CCCV充電法。
研究人員指出，未來(lái)將利用這種方法在低溫條件下為電動(dòng)汽車(chē)充電，以評(píng)估其實(shí)用性。
