斯坦福電動汽車電池：20 分鐘快充超神奇

斯坦福直線加速器中心（SLAC）的研究人員找到了一種出人意料的提升電池性能的辦法。

最近的一項研究顯示，首次用異常高的電流給電池充電，能讓其使用壽命延長 50％，還能把初始充電時間從 10 小時縮減到僅 20 分鐘。

藉助科學機器學習，研究人員能夠明確針對電池電極的精確改動，正是這些改動使得性能和壽命得以提高。

據由 SLAC 教授威爾·楚（Will Chueh）領導的團隊所說，這些發現對於想要提升產量、優化工作流程的電池生產商將會極爲有用。

鋰離子電池的首次充電，其重要性遠超表面所見。

它決定了電池後續的性能和使用壽命，也就是在電池性能衰退之前所能承受的充電和放電循環次數。

爲了能更清楚地瞭解電池首次循環時的情況，該團隊製造了軟包電池，在這種電池中，正負極被鋰離子能夠自由移動的電解質溶液所環繞。

在充電過程中，鋰離子會進入電池的負極來存儲。

當電池電量降低時，電子離開電池並移動至正極，在那裡它們再次開始流動。這一過程爲從電動汽車到電網的所有事物提供動力。

據研究人員稱，新電池的正極百分之百充滿了鋰。然而，每次充放電循環都會導致一部分鋰失去活性。減少這些損失會延長電池的使用壽命。

奇怪的是，減少鋰總體損失的一種策略是在電池首次充電時有意損失大量初始鋰供應量。這就好比做一項小投資，最終能獲得豐厚回報。

“化成是製造過程的最後一步，所以要是失敗了，此前投入到電池中的所有價值和努力就都白費了，”Chueh 實驗室電池信息學團隊的首席研究員 Xiao Cui 在一份聲明中說道。

製造商通常在第一個週期以低電流爲新電池充電，旨在形成最堅固的固體電解質界面（SEI 層）。

然而，有一個缺點：低電流充電耗時更長、成本更高，而且可能並非總能產生最佳效果。因此，當最近的研究表明以更大電流快速充電不會損害電池性能時，這是一個令人鼓舞的消息。

然而，科學家們希望瞭解更多。在初始充電過程中，有衆多因素有助於 SEI 的形成，充電電流只是其中之一。在實驗室中測試它們的每一種可能組合，並確定哪一種表現最優，這是一項艱鉅的任務。

爲解決此問題，研究團隊採用了科學的機器學習來找準電池實現最佳性能的關鍵因素。令人驚訝的是，他們發現只有兩個變量——充電溫度和電流——至關重要。

他們的實驗表明，以更高的電流充電顯著使電池的使用壽命延長了 50%。儘管這種方法預先讓約 30%的鋰失活，而傳統方法爲 9%，但它具有有益的效果。

崔表示，這個過程類似於提滿桶水之前先倒出一些水，這樣能減少溢出。同樣，在初始充電期間使更多的鋰離子失活會在正極創造額外的空間，讓其能夠更有效地循環。這種調整提高了電池的整體性能和壽命。

崔表示：“這種理解對於在電池性能和製造效率之間找到最佳平衡而言極爲關鍵。”

該團隊的研究細節在《焦耳》雜誌上發表。