如何延长电动汽车动力电池的使用寿命

李子豪 AI汽车制造业 2024-11-18

动力电池的耐久性对于电动汽车普及至大众市场而言，扮演着至关重要的角色。作为电动汽车的心脏，电池不仅直接关联到车辆的成本，进而左右着对消费者的吸引力，而且其持久性还意味着更换频率的降低，这有利于降低长期使用成本并减轻对环境的负担。随着汽车行业加速向电动汽车转型，对于能够持久保持高性能的电池需求日益迫切。

随着汽车行业加速向电动汽车转型，对于能够持久保持高性能的电池需求日益迫切。优化电池的初始充电周期或化成过程，对于稳固电池内部结构具有决定性意义，为电动汽车延长使用寿命、提供更为持久且环保的出行方案奠定了基石。

正如内燃机需经过“磨合”方能达到最佳性能与使用寿命，电池同样需要经历一个必要的化成过程。近期，来自SLAC-斯坦福电池中心、丰田研究院、麻省理工学院（MIT）及华盛顿大学的科学家们，在电池研究领域取得了突破性进展。他们发现，在电动汽车电池的化成过程中采用异常高的电流，能够显著延长电池的使用寿命，提升电池效能，这表明现有的电池化成方法或许并非最优选择。

电池化成通常涉及一系列缓慢的充放电周期，以稳定电池内部结构，但这一过程既耗时又耗能，会延缓新电池上市或装车的时间，甚至可能对电池生产造成不利影响。而通过对电池进行受控的充放电操作，有助于在正极形成坚固的固体电解质相间层（SEI），这一层作为保护屏障，能够稳定电池中随时间自然分解的锂。

研究人员利用同一老化模型，对锂离子电池进行了186次充放电测试，尝试了62种不同的化成协议。结果显示，在电动汽车电池寿命的初期阶段，采用更高电流进行更快速的充放电，可以将其平均寿命提升50%以上，甚至可达70%。通过优化这一初期过程，研究人员成功制造出了能够更长久地保持容量和性能的电池，这将极大提升电动汽车的效率和使用寿命。

当前，电动汽车锂离子电池在工厂的化成过程包含一系列受控的充放电循环，从低电流起始，让锂离子缓慢迁移，以形成稳定的SEI层。随后逐渐引入更高电流，以调整电池内部结构并优化容量。这一过程可能耗时数小时至数天，甚至长达两周之久。传统上，为精心构建SEI层而采用的低电流充放电周期极为耗时，自然拖慢了电动汽车的生产速度。而采用较高的初始电流，则可将SEI层的形成时间显著缩短30%至50%，且不会影响其质量。