斯坦福电动汽车电池：20 分钟快充超神奇

斯坦福直线加速器中心（SLAC）的研究人员找到了一种出人意料的提升电池性能的办法。

最近的一项研究显示，首次用异常高的电流给电池充电，能让其使用寿命延长 50％，还能把初始充电时间从 10 小时缩减到仅 20 分钟。

借助科学机器学习，研究人员能够明确针对电池电极的精确改动，正是这些改动使得性能和寿命得以提高。

据由 SLAC 教授威尔·楚（Will Chueh）领导的团队所说，这些发现对于想要提升产量、优化工作流程的电池生产商将会极为有用。

锂离子电池的首次充电，其重要性远超表面所见。

它决定了电池后续的性能和使用寿命，也就是在电池性能衰退之前所能承受的充电和放电循环次数。

为了能更清楚地了解电池首次循环时的情况，该团队制造了软包电池，在这种电池中，正负极被锂离子能够自由移动的电解质溶液所环绕。

在充电过程中，锂离子会进入电池的负极来存储。

当电池电量降低时，电子离开电池并移动至正极，在那里它们再次开始流动。这一过程为从电动汽车到电网的所有事物提供动力。

据研究人员称，新电池的正极百分之百充满了锂。然而，每次充放电循环都会导致一部分锂失去活性。减少这些损失会延长电池的使用寿命。

奇怪的是，减少锂总体损失的一种策略是在电池首次充电时有意损失大量初始锂供应量。这就好比做一项小投资，最终能获得丰厚回报。

“化成是制造过程的最后一步，所以要是失败了，此前投入到电池中的所有价值和努力就都白费了，”Chueh 实验室电池信息学团队的首席研究员 Xiao Cui 在一份声明中说道。

制造商通常在第一个周期以低电流为新电池充电，旨在形成最坚固的固体电解质界面（SEI 层）。

然而，有一个缺点：低电流充电耗时更长、成本更高，而且可能并非总能产生最佳效果。因此，当最近的研究表明以更大电流快速充电不会损害电池性能时，这是一个令人鼓舞的消息。

然而，科学家们希望了解更多。在初始充电过程中，有众多因素有助于 SEI 的形成，充电电流只是其中之一。在实验室中测试它们的每一种可能组合，并确定哪一种表现最优，这是一项艰巨的任务。

为解决此问题，研究团队采用了科学的机器学习来找准电池实现最佳性能的关键因素。令人惊讶的是，他们发现只有两个变量——充电温度和电流——至关重要。

他们的实验表明，以更高的电流充电显著使电池的使用寿命延长了 50%。尽管这种方法预先让约 30%的锂失活，而传统方法为 9%，但它具有有益的效果。

崔表示，这个过程类似于提满桶水之前先倒出一些水，这样能减少溢出。同样，在初始充电期间使更多的锂离子失活会在正极创造额外的空间，让其能够更有效地循环。这种调整提高了电池的整体性能和寿命。

崔表示：“这种理解对于在电池性能和制造效率之间找到最佳平衡而言极为关键。”

该团队的研究细节在《焦耳》杂志上发表。