电池细胞可“死而复生”

    诺福克南方铁路NS999号机车是美国第一辆完全由电池供电的电动机车，由1080块12V铅酸蓄电池组成能量储存系统。但当这些铅酸电池寿命耗尽时，机车将面临缺少电源停驶的命运。

    为解决这一问题，近日美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队正在开发一个更具成本效益的方法，以延长电池的使用寿命。

    NS999号机车从2008年开始研制，以评估动力电池技术在机车上的应用，特别是节能减排方面的成效。该实验机车中的电池与汽车充电电池类似，多次充电后面临老化。主要原因是铅酸蓄电池会出现硫酸盐化，导致电池充放电频繁，从而造成硫酸铅的累积，损害性能。

    在最近的一项研究中，研究人员正寻找方法提高对普通电池的管理实践。这种方法不会损伤电池，简单且廉价——只需使用较少的传感器、电子及配套五金件。同时，仍能有效保持识别以及降低硫化。

    宾夕法尼亚州立大学机械工程专业教授克里斯托弗·拉恩说：“我们想扭转电池硫化的局面以振兴电池工业。”

    拉恩与机械工程专业的助理石瑛、克里斯托弗·佛恩，在三个月间循环使用铅酸蓄电池并将会同样应用于机车。他们用被称为电阻抗谱和充分充放电的方式确定了电池的老化机理。通过这一点，研究人员确定了每6个电池中的硫酸盐化过程，并设计出了一种新算法，在充电时可以减少硫化，并且还能在其他形式的退化发生前停止充电。

    该算法成功恢复了电池死细胞，并提高了电池的综合能力，研究人员在最新一期的《动力来源》杂志发表了这一成果。

    拉恩说：“我们减少硫化并增加了电池的容量，不过我们并没有使用全新的方式——也没能做到这一点，但是电池性能仍得到很大的提升。”

    研究人员将单个电池容量与总电池组容量分别提高了41%与30%。甚至更好的结果有可能出现——如果硫酸是唯一导致电池的老化原因。但是，研究人员发现还有别的因素造成电池性能的下降。

    拉恩指出，他们确定其一些电池细胞可能有水损失的问题。其他的因素也可能破坏铅酸电池的性能，如正电极腐蚀、不可逆转的硬硫化、电解液分层、内部短路和机械损伤等。  ▇