科學家在美國開發了一種簡單的加熱方法，這種方法有望顯著延長鋰離子電池的壽命，幫助其在經過 500 次充電循環後仍能保持約 93% 的容量。來自 SLAC 國家加速器實驗室和史丹福大學的聯合研究團隊透露，調整陰極生產過程中的加熱程序可以減少電池內部的裂紋，這些裂紋是由於重複充放電後的機械和熱應力所導致。該團隊認為，他們的新加熱技術可能會導致更長久且更便宜的鋰離子（Li-ion）電池，適用於電網規模的能源儲存系統、數據中心甚至電動車。
前史丹福畢業生及 Tesla 高級電池工程師 Hari Ramachandran 博士表示：「業界一直認為這個問題存在，必須找到昂貴的解決方案，但我們找到了一種方法，能夠使用最簡單的原料來創造更好的電池，且不需增加成本或難度。」
改善鋰離子電池
鋰離子電池的性能會逐漸下降，因為其陰極（正極）在重複充放電的過程中會出現微小的裂紋。這些微小的裂縫會導致電池內部應力，限制電池儲存能量的能力。為瞭解決這一挑戰，研究人員修改了含鎳層狀氧化物陰極材料在生產過程中的加熱方式。通過慢慢開始然後迅速提高温度，研究人員使粒子內部的陰極結構更加均勻。這種新方法也減少了應力，防止了有害微裂紋的形成。此外，經過 500 次循環後，所產生的電池仍能保持約 93% 的原始能量容量。
史丹福普克能源研究所及 SLAC-史丹福電池中心主任 William Chueh 博士強調，這些電池的能量保持水平可與類似電池技術的最佳結果相媲美。他補充道：「我們的團隊找到了一種避免額外製造步驟和更高成本的方法，卻仍能獲得更持久的電池。」
在此同時，為了更好地瞭解加熱過程對陰極形成的影響，該團隊與布魯克海文國家實驗室合作。他們使用先進的傳輸 X 射線顯微鏡觀察化學反應的發生。
他們意識到，較慢的初始加熱可以防止前驅材料形成多孔的內部結構。一旦穩定，迅速升高的温度使氫氧化鋰在顆粒周圍更均勻地融化，從而創造出更一致的陰極設計。為了監測陰極合成過程中的結構和化學變化，團隊還在 SLAC 的史丹福同步輻射光源（SSRL）使用了 X 射線吸收光譜和 X 射線衍射技術。史丹福及 SLAC 的博士後研究員、該論文的第一作者 Donggun Eum 博士在新聞聲明中總結道：「有時最簡單的調節就是最強大的。」他表示：「通過仔細控制加熱步驟，我們能夠顯著改善電池的穩定性，而不改變其化學成分。」科學家們相信，這種方法最大的優勢之一是它不需要額外的製造材料或複雜的重新設計。他們現在計劃將這一過程擴展到工業爐中，並測試它是否能改善其他電池化學。該研究已發表於《自然能源》期刊。
