据发表在最新一期《自然》上的一项研究,美国宾夕法尼亚州立大学研究人员开发出一种突破性技术,将电动汽车电池的充电时间缩短为仅10分钟,这是更短充电时间和更长驾驶里程之间的破纪录组合。
研究人员称,对更小、充电更快的电池的需求比以往任何时候都要大。今年8月,美国加利福尼亚州空气资源委员会通过了一项计划,限制并最终禁止在该州销售汽油动力汽车。
研究人员解释说,如果新车销售要转向电池驱动的电动汽车,需要克服两个主要缺点：充电速度太慢,以及体积太大。根据电池的不同,一些电动汽车充电可能需要一整天,而在加油站加满油只需要花几分钟。
新快速充电技术适用于大多数能量密集型电池,为将电动汽车电池从150千瓦时缩小到50千瓦时带来了可能性,又不会让驾驶员感到里程焦虑。更小、充电更快的电池将大大降低电池成本和钴、石墨、锂等关键原材料的使用,从而为大规模采用负担得起的电动汽车铺平道路。
研究团队与初创公司EC电力合作开发了该技术。该技术依赖于内部热调制,这是一种主动的温度控制方法,要求电池具有最佳性能。电池在热时运行效率最高,但不会太热。对于电池工程师来说,将电池始终保持在恰到好处的温度一直是主要挑战。从历史上看,研究人员依靠外部笨重的加热和冷却系统来调节电池温度,电池反应缓慢并浪费大量能源。
研究团队从电池内部调节温度。他们设计了一种新的电池结构,除了阳极、电解质和阴极之外,还添加了超薄镍箔作为第四种成分。镍箔可自我调节电池的温度和反应性,从而可在几乎任何电动汽车电池上实现10分钟快速充电。
研究人员说,真正的快速充电电池将产生直接影响,要取代内燃汽车为主流,快速充电对于电动汽车至关重要。
