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几年内电动汽车充电速度将翻5倍?新研究揭示电池重要损伤机制

黄琨

电池

锂离子电池由于能量密度高、重量轻、寿命长等优点,是电动汽车的热门选择,然而充电问题一直阻碍着电动汽车的发展。强如特斯拉的超级快充,给车辆充电至80%容量也需要大约40分钟。不过,一项新研究有望改变这一点。

研究于1月22日发表在《焦耳》上,标题为“Interplay of Lithium Intercalation and Plating on a Single Graphite Particle”(单一石墨颗粒嵌锂与镀锂的相互作用),通讯作者为麻省理工学院化学工程系的Martin Z. Bazant。

锂离子电池的充电速度受到一种被称为“锂析出”的现象阻碍。这种现象是锂离子太快进入石墨颗粒时发生的一种副作用。

研究人员将锂离子电池的工作原理比作乒乓球在桌子上来回击飞。在充电过程中,“球”从正极移动到负极。充电速度与球的移动速度相似。高解释说,锂离子移动过快,电池中的石墨颗粒无法捕捉锂离子时,就会发生锂析出。

充电时,这可能导致电池着火或爆炸,因而限制了电池充电的速度。它也会严重降低电池性能,限制电池寿命。

研究团队设计了一个实验,可以直观地看到充电过程中负极发生了什么。通过这个过程,他们揭示了控制电池充电过程中石墨颗粒中锂析出现象的重要物理机制,对电池运行中的锂析出进行了预测。”

研究人员认为,新发现可以帮助产业界制造出比正常充电速度快5倍的汽车电池,可能只需10分钟左右充电时间,而无需担心危险。同样,智能手机也可以在10分钟内充满电。他们表示,或许只要3-5年,就能看到电池性能更好的手机,5-10年内就能在电动汽车上看到。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

【1】https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30619-X

【2】https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/uou-ryb032321.php


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