充電 10 分鐘,行駛 480 公里?
聽起來有點不切實際。畢竟現在特斯拉 充滿電要 40 分鐘左右,唯一可以充電 15 分鐘達到 400 公里的商用汽車似乎也只有保時捷 Taycan 。
但賓夕法尼亞州立大學的工程師公佈了一種新型鋰離子電池設計:通過熱刺激快充技術,讓電池充放電的性能極大增強。
▲ 圖片來自:《Joule》
這種新的電池設計,還得從當前鋰電池充電的缺陷講起。這個缺陷就是——快速充電和電池壽命不可兼得。
市面上安裝鋰離子電池的電動汽車,一般都在相同溫度下充電和放電,但要實現較低溫度下快速充電有很大風險,這會讓電池內部很容易形成析鋰。
它就像一種「電池斑塊」,日益堆積就會嚴重降低鋰離子電池的容量,從而影響性能和壽命,還可能產生安全問題。
所以,賓夕法尼亞州立大學的研究人員嘗試用「高溫快速充電」來避免這個缺陷。
為了加熱電池,並達到適當的溫度,研究人員直接選用市面可售的鋰離子電池,然後將 50 微米厚的鎳箔插入電極層中,充電期間,裝有薄鎳箔的電池的溫度會迅速提高到 60 攝氏度,外殼能在 30 秒內預熱,並均勻地加熱到電池內部,然後使用時電池將迅速冷卻至環境溫度。
這樣不僅不會產生大量的金屬鋰,還將充電速度提升了幾倍。
▲ 圖片來自:《Joule》
但值得注意的是,這個過程中必須要快速加熱,因為電池在高溫下停留太久時間也會嚴重退化。
測試後,研究人員表明,他們的熱充電電池可以在 10 分鐘內為電動汽車充滿電,行駛里程達到 300 到 480 公里,並維持 2500 個充電週期,這相當於 14 年或大約 750000 公里的使用壽命。
核心成員賓夕法尼亞州立大學教授王朝陽博士說道:
長期以來,電動汽車的電池焦慮一直是影響人們使用它的主要原因之一。
為了讓人們在長途旅行中減少充電的煩惱,提供快速便捷的充電方式,政府和各大汽車公司都在嘗試找到更好的方法。王朝陽博士表示:
▲ 圖片來自:unsplash
值得期待的是,該團隊正在進一步研究五分鐘內為電動汽車電池充電的設計。但研究人員表示,除了用到上述他們發明的自熱結構之外,還需要在電池中加入高度穩定的電解質和活性材料。
而在該設計未來的商業化上,研究人員說道,因為實驗使用的都是市面在售的組件,所以這種技術簡單而易於擴展;因為加熱的鎳結構能夠抵消對外部加熱器的需求,所以電池的生產成本也會降低,在電池冷卻上,還可以直接使用汽車自己的冷卻系統;熱刺激快充技術基本上也不需要工業化前的改進了,可以直接使用。
▲ 圖片來自:unsplash
不過美國化學學會成員 Rick Sachleben 認為,擴大設計規模並將其推向市場可能需要十年時間。
因為製造商必須確保迅速升高的溫度是安全且穩定的,並且在傳遞大量能量的情況下不會導致爆炸。這些都需要極其慎重地考慮,並不斷進行測試。
畢竟對於汽車來說,技術進步固然重要,人身安全才是第一。
題圖來自:unsplash