ABattRelife 3 年研究有成,找出影響鋰電池壽命關鍵

作者 | 發布日期 2015 年 07 月 16 日 8:47 | 分類 能源科技 , 電動車 , 電池 follow us in feedly

歐洲汽車大廠德國寶馬(BMW)與法國寶獅雪鐵龍集團(Peugeot Citroen Automobiles),以及德、法、荷蘭的數家研究機構,認為電動車是未來潔淨交通與潔淨能源的重要關鍵,而鋰電池又是電動車的關鍵,因此成立 ABattRelife 研究會議,專門研究如何延長鋰電池壽命,以及如何再利用與回收再製鋰電池,3 年研究下來,ABattRelife 終於在 2015 年 6 月發表研究成果,揭曉影響鋰電池壽命的關鍵因素。



ABattRelife 成立於 2012 年,成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應用科學研究院(TNO)、荷蘭電力研究院(KEMA Nederland B.V)、德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會(Fraunhofer-Gesellschaft)、德國電力能源儲存研究院(Institute for Electrical Energy Storage)、法國未來汽車協會(Pôle Véhicule du Futur)、德國弗萊貝格工業大學、法國貝佛─蒙貝利亞爾科技大學、法國特魯瓦科技大學。2015 年 6 月 11 日,ABattRelife 在德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會召開最終大會,發表 3 年來的研究成果。

ABattRelife 研究發現,鋰電池持續充放電使用的過程中,正極變化不多,但是石墨負極卻會逐漸發生微小裂痕,原本在電解質中的鋰離子在負極發生沉積,產生一層鋰金屬薄膜,甚至成為鋰板,因而造成電池效能嚴重受損,電腦斷層顯示這個現象是由電池內部壓力分布不均所造成,而形成鋰板使電解質中鋰離子大量流失,更會摧毀該部分的電池結構,而且鋰板形成後就不可逆,使得該電池只能壽終正寢。

電動車用鋰電池所需的效能較高,一般當鋰電池衰退到 8 成效能時就必須淘汰,理論上 8 成效能的鋰電池,用來二次利用,譬如作為能源儲存用途,仍然可勝任愉快,但如果這些鋰電池內部發生鋰板沉積,效能衰退曲線與電池的情況會極度不穩定,將無法二次利用。

研究團隊也發現,負極的內部結構損壞造成壽命簡短的狀況,與過速充電、過高電力負載,以及太低的運作溫度有關,若是能限制電池所負荷的電力、電壓,並且將運作溫度保持在攝氏 35 度,將可延緩電池效能減損,大為延長電池壽命。

由於電池成本與壽命有關,電池壽命越長,攤提下來相對成本就越低,了解電池壽命縮短的原理,有助於未來進一步降低各種鋰電池應用的成本。

ABattRelife 也研究如何能更有效率的回收鋰電池材料,利用機械性粉碎後,以篩濾、磁鐵與重力分離方式,可回收 5 成的材料,不過研究過程中也發現因應不同種類的鋰電池,必須發展不同的特定回收方式,因此若要實際進入有經濟價值的商業運作階段,還需要進一步的努力。

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