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研究发现锂离子电池快速充电新领域
2021年03月26日    阅读量:400    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

拥有全电动汽车最令人沮丧的局限性是对电池充满电需要多长时间。例如,对于特斯拉,使用最强大的充电站将其充电至80%的容量大约需要40分钟。


科学家们长期以来一直认为,物理学定律限制了您可以安全地为电池充电的速度,但是犹他大学化学工程助理教授陶高的最新研究为制造仅需一小部分时间即可充电的电池打开了大门中国机械网okmao.com。 。


高的研究在科学期刊焦耳发表的一篇新论文中进行了详细阐述。在麻省理工学院化学工程教授马丁·巴赞特(Martin Z. Bazant)的监督下,高在麻省理工学院担任博士后研究员时进行了这项研究。


高现在在犹他大学进行这项研究,在那里他正在进一步开发能够快速充电的先进锂离子电池。


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高说:“这种理解为解决这一挑战所需的未来工程工作奠定了基础。” “现在我们知道要去哪里。我们对需要做的事情有清晰的认识。”


锂离子电池由于其高能量密度,低重量和长寿命而已成为便携式电子产品和全电动汽车的流行选择。它们还用于膝上型计算机,便携式电器和太阳能存储中。


但是,锂离子电池的充电速度会受到称为“镀锂”的现象的阻碍,这种现象是锂离子太快地放入石墨颗粒中时发生的副反应。高将锂离子电池的操作与乒乓球在桌子上来回打球进行了比较。在充电过程中,球或锂离子会从正极移动到负极。充电速度类似于球的移动速度。


高解释说,当锂离子移动太快并且电池中的石墨颗粒无法捕获锂时,就会发生镀锂。在充电时,这可能很危险,并可能导致电池着火或爆炸,从而限制了电池的充电速度。它还会严重损坏电池,从而限制其使用寿命。


高的发现揭示了控制电池充电过程中石墨颗粒中锂镀层现象的重要物理原理,并能够预测电池运行中的锂镀层。


他说:“我们设计了一个实验,可以可视化充电过程中负极发生的事情。


我们可以看到石墨颗粒(负极中的材料),并且可以实时查看电池充电过程中发生的事情。” “现在我们了解了物理原理。这为我们提供了解决这一局限性和改善电池充电性能的方向。”


高坚认为,有了新的认识,新技术就能制造出汽车电池,充满电的速度比正常情况下快五倍,或者十分钟之内,而不会造成危险或降解速度过快。他说,使用最快的充电器通常需要花费半个多小时的时间,而智能手机也可以在10分钟内充满电。


现在,高和他的同事研究人员背后的锂离子充电科学更好地把握,他认为,我们可以看到手机有更好的电池在短短的三至五年和清一色电动车最快将在五到10年。


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