Joule：从“避开硅”到“管理硅”——车载材料诊断助力高比能硅/石墨电池寿命提升

本文聚焦于高比能硅/石墨复合负极锂离子电池的寿命提升问题。背景方面，硅材料虽能显著提高能量密度，但其在循环中因体积膨胀易导致活性损失和锂库存损失，传统固定SOC窗口限制策略会牺牲容量且随老化失效。研究目的在于提出一种可在电池管理系统（BMS）中部署的材料级诊断方法，仅利用常规恒流充电数据，通过微分电压分析估计硅、石墨和正极的健康状态，并定义“transition SoC”作为硅主导与石墨主导反应的分界点。研究发现，该边界并非固定，会随老化路径迁移：锂库存损失主导时上移至约73%，活性硅损失主导时下移至约33%。基于此，作者设计了自适应热管理策略：在硅主导区升温以促进锂扩散并减少应力，在石墨主导或静置时降温以抑制副反应。实验验证表明，该策略可在不牺牲可用容量的前提下实现约2倍循环寿命提升。结论强调，通过材料级在线诊断与智能控制协同，可将硅负极从“被动规避”转向“主动管理”，为高比能电池的耐久性应用提供新路径。