密歇根大学电池实验室建造的锂离子电池原型在环境控制室中进行诊断测量

图片来源：密歇根大学

U-M的工程师已经确定内阻是电池使用寿命的关键指标，内阻在电池制作完成后立即测量。测量可以在制造过程的最后几秒钟内完成，几乎没有额外的成本。之前的研究表明寿命预测是可行的，但它需要重复循环（充电、放电和充电）以收集训练算法所需的数据。确定寿命所需的老化测试可能需要数周到数月才能完成。出于这个原因，只对少数电池进行测试，而不是对生产的所有电池进行测试。但最近发表在《焦耳》杂志上的这项新研究表明，可以借助电阻测量或测量电池与内部电流的对抗程度来预测准确的电池寿命。该电阻可能来自用于内部组件的材料，或影响离子在电池电极之间移动的电化学因素。在低电荷水平下测量电阻是关键。

研究团队表示：“原则上，在低荷电状态下，无需任何循环即可获得电阻测量值，从而使模型训练过程更快。”

为什么电阻是估算电池寿命的好指标？

它可以指示有多少锂与液体电解质合并，该电解质将离子从电池内部的一个电极传输到另一个电极。该组合层称为固体电解质中间相，可以保护电极表面并延长使用寿命。

进入固体电解质中间相的锂量通常难以测量。但在低荷电状态下，电池的内阻与进入固体电解质中间相的锂量密切相关。这可以使用普通设备快速测量该保护层以及电池的工作容量。

UM 的研究为汽车制造商提供了一个有用的工具，因为大多数汽车制造商正在迅速将其产品线从内燃机技术转移到混合动力和电动交通。这种转变使该行业竞相争夺锂离子电池材料，同时寻求提高生产率和降低成本。正如路透社本月早些时候报道的那样，这些因素导致了“电动汽车电池的瓶颈”。

汽车制造商一直在努力降低生产汽车的成本，而现在，他们正在寻求使电动汽车电池尽可能具有成本效益，所以我们需要回答的问题是在制造过程中你能多快了解电池寿命？事实证明，答案是：立即，如果你知道可以在高通量测试中获得的关键信号。找到这些关键的可衡量特征可以简单地用于持续改进和扩大国内电池制造。