歐洲研究發現影響鋰電池壽命的關鍵

歐洲汽車大廠德國寶馬與法國寶獅雪鐵龍集團，以及德國、法國、荷蘭的數家研究機構，認為發展電動車是未來潔凈交通與潔凈能源的關鍵，而鋰電池又是電動車的關鍵，因此成立了ABattRelife研究會，專門研究如何延長鋰電池壽命，以及如何再利用與回收再制鋰電池。經過3年的研究，ABattRelife終于在近日發布研究成果，揭曉影響鋰電池壽命的關鍵因素。

ABattRelife成立于2012年，成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應用科學研究院、荷蘭電力研究院、德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會、德國電力能源儲存研究院、法國未來汽車協會、德國弗萊貝格工業大學、法國貝佛-蒙貝利亞爾科技大學、法國特魯瓦科技大學。

ABattRelife研究發現，鋰電池持續充放電使用的過程中，正極變化不多，但是石墨負極卻會逐漸發生微小裂痕，原本在電解質中的鋰離子在負極發生沉積，產生一層鋰金屬薄膜，甚至成為鋰板，因而造成電池能效嚴重受損，電腦斷層顯示這一現象是由電池內部壓力分布不均所造成，而形成鋰板使電解質中鋰離子大量流失，更會摧毀該部分的電池結構，而且鋰板形成后就不可逆，使得該電池只能壽終正寢。

電動車用鋰電池所需的能效較高，一般當鋰電池衰退到八成能效時就必須淘汰。理論上八成能效的鋰電池可進行二次利用，譬如作為能源儲存用途，但如果這些鋰電池內部發生鋰板沉積，能效衰退曲線與電池的情況會極度不穩定，將無法二次利用。

研究團隊也發現，負極的內部結構損壞造成電池壽命減短的狀況，與過速充電、過高電力負載，以及過低的運作溫度有關，如果能限制電池所負荷的電力、電壓，并且將運作溫度保持在35℃，將可延緩電池能效減損，從而延長電池壽命。

由于電池成本與壽命有關，電池壽命越長，相對成本就越低，了解電池壽命縮短的原理，有助于未來進一步降低各種鋰電池應用的成本。

ABattRelife也致力于研究如何能更有效率地回收鋰電池材料，利用機械性粉碎后，以篩濾、磁鐵與重力分離方式，可回收五成的材料。不過研究過程中也發現針對不同種類的鋰電池，必須發展不同的特定回收方式，因此若要實際進入有經濟價值的商業運作階段，還需要進一步的努力。