電池細胞可“死而復生”

    諾�？四戏借F路NS999號機車是美國第一輛完全由電池供電的電動機車，由1080塊12V鉛酸蓄電池組成能量儲存系統(tǒng)。但當這些鉛酸電池壽命耗盡時，機車將面臨缺少電源停駛的命運。

    為解決這一問題，近日美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊正在開發(fā)一個更具成本效益的方法，以延長電池的使用壽命。

    NS999號機車從2008年開始研制，以評估動力電池技術在機車上的應用，特別是節(jié)能減排方面的成效。該實驗機車中的電池與汽車充電電池類似，多次充電后面臨老化。主要原因是鉛酸蓄電池會出現(xiàn)硫酸鹽化，導致電池充放電頻繁，從而造成硫酸鉛的累積，損害性能。

    在最近的一項研究中，研究人員正尋找方法提高對普通電池的管理實踐。這種方法不會損傷電池，簡單且廉價——只需使用較少的傳感器、電子及配套五金件。同時，仍能有效保持識別以及降低硫化。

    賓夕法尼亞州立大學機械工程專業(yè)教授克里斯托弗·拉恩說：“我們想扭轉(zhuǎn)電池硫化的局面以振興電池工業(yè)。”

    拉恩與機械工程專業(yè)的助理石瑛、克里斯托弗·佛恩，在三個月間循環(huán)使用鉛酸蓄電池并將會同樣應用于機車。他們用被稱為電阻抗譜和充分充放電的方式確定了電池的老化機理。通過這一點，研究人員確定了每6個電池中的硫酸鹽化過程，并設計出了一種新算法，在充電時可以減少硫化，并且還能在其他形式的退化發(fā)生前停止充電。

    該算法成功恢復了電池死細胞，并提高了電池的綜合能力，研究人員在最新一期的《動力來源》雜志發(fā)表了這一成果。

    拉恩說：“我們減少硫化并增加了電池的容量，不過我們并沒有使用全新的方式——也沒能做到這一點，但是電池性能仍得到很大的提升。”

    研究人員將單個電池容量與總電池組容量分別提高了41%與30%。甚至更好的結(jié)果有可能出現(xiàn)——如果硫酸是唯一導致電池的老化原因。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)還有別的因素造成電池性能的下降。

    拉恩指出，他們確定其一些電池細胞可能有水損失的問題。其他的因素也可能破壞鉛酸電池的性能，如正電極腐蝕、不可逆轉(zhuǎn)的硬硫化、電解液分層、內(nèi)部短路和機械損傷等。  ▇