因目前鋰離子電池技術發(fā)展趨于穩(wěn)定，促使便攜式電子設備及電動車產業(yè)蓬勃發(fā)展，造成全球對于鋰離子電池的需求量日益增加，然而長期使用鋰離子電池產品，將會使電池內部材料老化而導致蓄電量降低，導致產品使用一段時間后就須更換新的電池。目前市面常見的充電方法為定電流-定電壓(CC-CV)充電法，然而此充電法于定電流(CC)充電段即將結束時，會造成電池內部固態(tài)電解質介面(SEI)的生成，使電池內可循環(huán)的鋰離子損失，導致電池循環(huán)壽命下降。
臺灣大學凝態(tài)科學研究中心陳柏端等應用密度泛函理論對于磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池內部鋰離子移動情形進行分析計算，建立一正弦波充電模型，此模型于充電過程中引入一負電壓來抑制鈍化層的生成。
研究人員以電動車用電池容量低于80%就需汰換的標準，來比較弦波充電法與傳統(tǒng)CC-CV充電法的電池電容量，并對電池以大電流充放電的方式來模擬電動車使用情境，由實驗結果可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)CC-CV充電法于600次循環(huán)后就達80%容量，而使用弦波充電法的電池還有剩余95%的電容量，說明弦波充電法對于電池使用壽命上有延長的功效。
另外，對于從電動車上淘汰下來的電池以弦波充電法充電，也能夠提升最多18.7%的電容量。弦波充電于充電過程中，電池溫度上升最多9 °C，且充電時間僅需傳統(tǒng)CC-CV充電法時間的一半，其表現(xiàn)皆優(yōu)于傳統(tǒng)CC-CV充電法。
為驗證弦波充電法對于電池內部SEI膜阻抗的影響情形，研究人員利用電化學阻抗圖譜(EIS)對電池進行分析，結果顯示使用此充電法進行600次循環(huán)后的電池比起使用傳統(tǒng)CC-CV的電池，有效抑制了SEI膜的成長，并能保持與全新電池內部阻抗相近的水平，說明此充電法對于鋰離子電池內部材料結構的破壞情形較小，而能提供電池更長的使用壽命，故此充電法將提供鋰離子電池產品使用者更好的選擇。
該論文作者為：Po-Tuan Chen, Fang-Haur Yang, Zhong-Ting Cao, Jyun-Ming Jhang, Hong-Min Gao, Mo-Hua Yang, K. David Huang
