仅仅因为电池没电就更换智能手机或笔记本电脑等电子产品，确实是件让人头疼的事。但一项新的研究概述了一种让普通锂离子电池寿命更长的方法——从它们的第一次充电周期开始。
研究人员在8月29日发表在《焦耳》杂志上的一项新研究中说，锂离子电池是大多数个人电子产品和电动汽车(ev)的动力，在上架之前对其进行高温或高温电流充电可以延长其平均寿命50%。
研究报告的合著者、加州丰田研究所(Toyota research Institute)的高级研究科学家史蒂文·托里西(Steven Torrisi)在一份声明中说，研究结果“展示了一种理解和优化电池制造这一关键步骤的通用方法”。
典型的锂离子电池在含有锂离子的电解质溶液中具有正极和负极。当你给电池充电时，锂离子进入负极。然后，当你使用电池并消耗它的电量时，锂离子从负极移动到正极。离子的来回流动促进了为设备供电的电流。
一个全新的锂离子电池完全放电——正极充满了锂，负极有足够的空间让锂离子流入。但是在第一次充电时，电池中的一些锂被粘在了负极的表面。被捕获的锂，与电解质溶液的其他成分一起，成为称为固体电解质界面(SEI)层的一部分。这种SEI包裹着负极，保护它免受副反应的影响，从而导致锂的进一步损失，从而缩短电池的寿命。
通常，制造商首先给电池缓慢充电，以建立稳定的SEI。但这并不总是最具成本效益的方法——最近的研究表明，快速充电并不一定会对电池的寿命产生负面影响。更重要的是，其他几个参数也会影响SEI，因此要优化第一次充电以获得最佳电池性能并不容易。
在这项新研究中，研究人员使用机器学习来挑选出对SEI影响最大的参数。两个因素——第一次充电时的电流和温度——引起了他们的注意。
充电大约20分钟，而不是通常的10小时左右，将电池的整体寿命延长了约50%。在第一次充电时，更多的锂被困在SEI中，但这限制了未来副反应的可能性，这些副反应可能会缩短电池在后续循环中的寿命。
将温度从室温提高到131华氏度(55摄氏度)也有类似的效果，电池的寿命平均延长了57%。研究人员说，这种改善可能来自于SEI组成的变化，使其更加强健。然而，这些技术并没有协同作用:在高温下快速充电并不能提高电池的性能。
“我们不只是想找出制造好电池的最佳配方;我们想了解它是如何以及为什么起作用的，”该研究的合著者、斯坦福大学的材料科学家Will Chueh在声明中说。“这种理解对于找到电池性能和制造效率之间的最佳平衡至关重要。”
Chueh说，新策略也可以使电池更便宜。“这是一个很好的例子，说明斯坦福直线加速器中心正在进行制造科学，使能源转型的关键技术变得更便宜，”他指出。“我们正在解决这个行业面临的真正挑战。”
