組成鋰電池組的許多電池並不都是一樣的；一些電池會比其他電池更快退化和死亡。斯坦福大學的新研究發現，如果每個電池都得到單獨的充電處理，那麼整個電池的壽命就會大大延長。有許多原因導致電池組中的個別電池可能變得比其他電池更弱。也許在製造或材料方面存在差異。也許有些電池比其他電池更容易暴露在熱源中，或者位於更難冷卻的位置。

無論哪種情況，平均單體電池的壽命比平均電池組的壽命長，而正是這些脆弱的電池使整個電池組工作效率低下。

斯坦福大學Doerr可持續發展學院能源科學工程助理教授西蒙娜-奧諾里（Simona Onori）說：”如果不妥善處理，電池單元之間的異質性會損害電池組的壽命、健康和安全，並誘發電池組的早期故障，”她是一項新研究的作者，旨在使鋰電池組的使用壽命更長。

快速充電和放電事件對電池單元來說是一種壓力，雖然它們被設計成可以承受這種壓力，但這些是較弱的電池受到影響和惡化最快的時刻。因此，斯坦福大學的研究小組想知道，以同樣的速度給所有電池單元充電的標準技術是否會加速電池的損壞。

研究人員設計了一個計算機模型，在一個加速的時間框架內測試他們的理論，結果他們認為這是一個前所未有的模擬細節水平。他們試圖準確地代表電池的物理和化學狀態，以及在其整個生命週期中與一系列壓力有關的變化，包括在幾秒鐘內發生的變化，一直到可能需要幾個月或幾年的其他變化。

Onori說：”據我們所知，以前的研究沒有使用過我們創建的那種高保真度、多時間尺度的電池模型。”

利用這個模型，他們進行了一些模擬，比較了標準的、設定速率的充電方法和其他方法，其中每個電池的容量作為一個指標，說明它能承受多少充電功率。這裡的理論是，只有最強壯的電芯應該受到最高的壓力；已經開始提前退化的電芯不管是什麼原因都應該被更溫和地對待，希望能延緩它們最終的衰退。

該團隊發現，通過單獨設置每個電池的充電速率，他們可以最大限度地減少溫度上升和電池退化，以至於這些電池組可以比均勻充電的電池多處理至少20%的充電/放電週期–甚至使用頻繁的快速充電。

但缺點也是相當明顯的；如果你正在給你的電動車或手機電池快速充電，當然希望它盡可能快地充電，這樣你就可以回到你正在做的任何事情上，在這樣的模式下，你的電池中一定數量的電池根本不會像平時那樣快速充電。如果你把你的電池看作是或多或少的一次性物品，而你的汽車是每隔幾年就會被更換的東西，很多消費者不會關心他們是否在加速他們電池組的死亡，因為這是廠家和維修方的問題。

電池組中的大多數電池通常情況都很好，有能力進行快速充電。因此，在這種充電模式下，在快速充電器上充電半小時後，充電狀態的差別可能不會很大，如果電池可以被”哄騙”到更長的使用壽命，這對每個人來說都是更好的，因為提前更換的鋰電池預計在未來幾十年將對全球脫碳工作造成壓力。

研究人員說，他們的充電模型可以很容易地通過現有的電動汽車設計推出，或用於指導下一代電池管理系統的開發。他們還建議，同樣的模型可以應用於放電週期，對較弱的電池要求較少，對較強的電池要求較多，以進一步提高任何受到高應力負載的電池組的壽命。事實上，該研究的作者之一現在在eVTOL開發商Archer Aviation擔任電池研究員。

“鋰離子電池已經在很多方面改變了世界，”Onori說。”重要的是，我們要盡可能多地從這項變革性技術及其後續技術中得到好處。

這項研究發表在《IEEE控制系統技術期刊》上。

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