尽管锂离子电池作为存储和输送电能最实用、高效的技术之一，但其局限性也逐渐显现。科学家们正在寻找替代材料和储能解决方案，但现在研究人员表示，他们可以使锂离子电池工作地更好并延长使用寿命。
来自柏林亥姆霍兹柏林材料与能源中心（HZB） 和柏林洪堡大学的欧洲研究团队开发了一种替代充电解决方案，可以使锂离子电池的使用寿命大大延长。这项研究表明，通过改变充电器向电解质材料输送电流的方式，电池可以变得更加耐用，并在数百次充放电循环后保持更高的能量容量。
锂离子电池体积小巧、坚固耐用，已经无处不在。电动汽车和电子设备都依赖它们，但随着电解质通过隔膜分离阳极和阴极，其容量会逐渐下降。目前最好的商用锂离子电池使用由NMC532和石墨化合物制成的电极，使用寿命长达8年。
传统充电使用恒定电流 （CC） 为其提供外部电能。这项研究分析了使用恒定电流充电时电池样品发生的变化，发现阳极的固体电解质界面 （SEI） 变得“明显更厚”。此外，他们还发现NMC532和石墨电极结构出现更多裂缝。
更厚的SEI和电极中出现更多裂缝意味着锂离子电池容量大幅损失。因此，研究人员开发了一种基于脉冲波电流 （PC） 的充电协议。在使用新型脉冲波电流协议对电池充电后，研究小组发现SEI界面变得更薄，并且电极材料的结构变化更少。
研究小组利用欧洲两个领先的同步辐射粒子加速器，“BESSY II”和“PETRA III”，进行了脉冲波电流充电实验。他们发现，脉冲波电流充电可以促进石墨中锂离子的“均匀分布”，进而减少石墨颗粒的机械应力和破裂。该协议还可以抑制NMC532正极的结构劣化。
研究表明，使用方波电流进行高频脉冲波充电效果最佳。测试表明，脉冲波电流充电可以使商用锂离子电池的寿命增加一倍，同时保持80%的容量。
这项研究的共同作者，柏林工业大学教授茱莉亚·科瓦尔博士 （Dr. Julia Kowal） 表示：“脉冲波充电在电极材料和界面的稳定性方面可以带来许多优势，并显著延长电池的使用寿命。”