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新技术10分钟内为汽车电池充电
2019-11-06 科学网
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图片来源：宾夕法尼亚州立大学
目前，电动汽车销量在不断攀升。但是即使是在增强型的“超级充电站”，仍然需要50分钟才能给汽车电池充满电。不过，一项新的进展可能会改变这种情况。
科学家们已经开发出一种锂离子电池，它可以在较高的温度下充电，以提高反应速度，但在放电时能保持电池的冷却。这种电池充电10分钟能为一辆电动汽车增加200英里续航。该电池或有助于减少人们的电动汽车“续航焦虑”。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员近日在《焦耳》上发表了这项研究成果。
科学家们已经认识到，为了满足人们的出行需要，有必要设计出充电速度极快的电动汽车电池。然而，如此快速的充电速度需要电池快速吸收400千瓦的能量，目前的汽车无法做到这一点，因为这可能会导致锂电镀（在阳极周围形成金属锂），将严重降低电池寿命。
为了缩短加热时间并在统一的温度下加热整个电池，研究人员设计了一种自热镍结构的锂离子电池，这种电池的预热时间不到30秒。为了测试模型，他们使用不同的冷却策略保持恒定的充电温度，在40、49和60摄氏度的温度下给3个石墨囊电池充电（这些电池是为混合动力汽车设计的），同时在20摄氏度的温度下进行控制对照。为了确认没有电镀锂，研究人员将电池完全放电并打开进行分析。
结果显示，预先加热到60摄氏度的电池可以维持极快充电1700次，而且，平均充电温度在49到60摄氏度之间，研究没有观察到任何锂镀层。研究人员还观察到，充电温度的升高大大降低了维持电池初始温度所需的冷却时间。
研究人员指出，这项技术是完全可扩展生产的，因为所有的电池都是基于工业上可用的电极。而且，镍箔将每个电池的成本提高了0.47%，但由于这种设计消除了当前型号使用的外部加热器的需求，它实际上降低了每包电池的生产成本。
接下来，研究人员希望将充电时间缩短一半，在5分钟内为电动车提供足够的电力。
作者：唐一尘
来源：科学网 2019年11月6日
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