電池細胞可“死而復生”

    諾福克南方鐵路NS999號機車是美國第一輛完全由電池供電的電動機車，由1080塊12V鉛酸蓄電池組成能量儲存系統。但當這些鉛酸電池壽命耗盡時，機車將面臨缺少電源停駛的命運。

    為解決這一問題，近日美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊正在開發一個更具成本效益的方法，以延長電池的使用壽命。

    NS999號機車從2008年開始研制，以評估動力電池技術在機車上的應用，特別是節能減排方面的成效。該實驗機車中的電池與汽車充電電池類似，多次充電后面臨老化。主要原因是鉛酸蓄電池會出現硫酸鹽化，導致電池充放電頻繁，從而造成硫酸鉛的累積，損害性能。

    在最近的一項研究中，研究人員正尋找方法提高對普通電池的管理實踐。這種方法不會損傷電池，簡單且廉價——只需使用較少的傳感器、電子及配套五金件。同時，仍能有效保持識別以及降低硫化。

    賓夕法尼亞州立大學機械工程專業教授克里斯托弗·拉恩說：“我們想扭轉電池硫化的局面以振興電池工業。”

    拉恩與機械工程專業的助理石瑛、克里斯托弗·佛恩，在三個月間循環使用鉛酸蓄電池并將會同樣應用于機車。他們用被稱為電阻抗譜和充分充放電的方式確定了電池的老化機理。通過這一點，研究人員確定了每6個電池中的硫酸鹽化過程，并設計出了一種新算法，在充電時可以減少硫化，并且還能在其他形式的退化發生前停止充電。

    該算法成功恢復了電池死細胞，并提高了電池的綜合能力，研究人員在最新一期的《動力來源》雜志發表了這一成果。

    拉恩說：“我們減少硫化并增加了電池的容量，不過我們并沒有使用全新的方式——也沒能做到這一點，但是電池性能仍得到很大的提升。”

    研究人員將單個電池容量與總電池組容量分別提高了41%與30%。甚至更好的結果有可能出現——如果硫酸是唯一導致電池的老化原因。但是，研究人員發現還有別的因素造成電池性能的下降。

    拉恩指出，他們確定其一些電池細胞可能有水損失的問題。其他的因素也可能破壞鉛酸電池的性能，如正電極腐蝕、不可逆轉的硬硫化、電解液分層、內部短路和機械損傷等。  ▇