韩国机械工程师找到提高电动汽车电池充电速度和延长使用寿命的途径

盖世汽车讯 电动汽车能否在不牺牲电池寿命的前提下实现快速充电？据外媒报道，韩国科学技术院的一个研究团队利用三维数字孪生技术找到了一种潜在的解决方案。该数字孪生模型能够重现真实电池电极的内部微观结构。他们在《InfoMat》期刊上发表的研究发现，快速充电性能和衰减行为不仅受电极内部材料含量和孔隙空间的影响，还受其分布方式的影响。

由机械工程系Kang Taek Lee教授领导的研究团队与材料科学与工程系EunAe Cho教授合作，构建了一个基于商用石墨负极微观结构和规格的三维数字孪生模型。利用该模型，研究人员定量分析了快速充电过程中出现的局部衰减机制。

锂离子电池的负极由石墨、粘结剂(用于将石墨颗粒粘合在一起)以及充满电解液的孔隙(锂离子在其中移动)组成。充电时，锂离子会进入负极的石墨颗粒中，并嵌入其中储存。

但如果充电速度过快，部分锂离子无法及时进入石墨，而是以金属锂的形式沉积在石墨表面——这种现象称为锂沉积。这类似于停车场入口处车辆拥堵的情况，因为车辆同时到达而无法及时进入。如果这种情况持续下去，会降低电池的性能和寿命。

微观损伤难以追踪

充电过程中，石墨表面会形成一层称为固体电解质界面层的薄保护膜。形成良好的SEI层至关重要，但如果SEI层过厚或分布不均，则会降低电池性能。此外，充电过程中锂离子渗入石墨颗粒时，颗粒膨胀并挤压周围材料，从而在电极内部产生机械应力。