賓夕法尼亞州立大學的研究人員開發了一種既安全又高性能的新型鋰離子電池。圖片：Jennifer McCann/Penn State
賓夕法尼亞州立大學電池與儲能技術（BEST）中心的一個團隊開發了一種安全、高功率且可以持續160萬公里的鋰離子電池。
電動汽車電池通常需要在安全性和能量密度之間進行權衡。如果電池具有高能量和功率密度（這是上坡行駛或在高速公路上合併所必需的），則在錯誤的條件下，電池可能會著火或爆炸。但是具有低能量/功率密度並因此具有高安全性的材料往往具有較差的性能。沒有可以同時滿足這兩個條件的材料。因此，電池工程師經常會選擇性能而非安全性。
機械、化學和材料科學與工程學教授王朝陽和賓州州立大學機械工程學系主任威廉·E·迪芬德弗（William E. Diefenderfer）說：“在這項工作中，我們決定將採用一種完全不同的方法。我們將策略分為兩個步驟。首先，我們想用高度穩定的材料製造高度穩定的電池。”
他們的第二步是引入即時加熱。大約四年前，王教授開發了一種自發熱電池，以克服寒冷氣候下性能不佳的問題。與外部加熱器所需的小時數相比，電池使用電流可在數秒內加熱。通過將電池從室溫加熱到大約攝氏60度，電池會立即提高反應性，因為動力學定律是反應性隨溫度呈指數增長。
他說：“通過這兩個步驟，我可以在不使用電池時獲得高安全性，而在使用電池時獲得高功率。”
這種自加熱電池稱為全天候電池，已被包括寶馬在內的多家汽車公司採用，並被選為10000輛車的動力，將用於在下屆北京冬奧會期間將人們運送到各個場館之間。
BEST中心使用釘子穿透設備測試電池的安全性。他們將釘子釘入電池，導致短路。然後，他們監視電池的溫度和電壓。電池的溫度差為100℃-相比標準電池為1000℃，這是一個巨大的進步。
由於其電池使用穩定的材料製成，因此使用壽命長。即使在60℃，它們的循環次數也超過4000，相當於超過160萬公里。
該團隊的下一個項目將是開發固態電池，該固態電池也可能需要加熱。
當前的工作發表在《科學進展》雜誌上，標題為“鋰離子電池安全性和高性能的新方法”。
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