你的電動汽車將能「充電 10 分鐘，續航 480 公里」

摘要：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。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。

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 Model S 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布了一種 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，但要做到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 個充電周期，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：

它推翻了一個古老的想法——即不應在高溫下對鋰電池充電，因為會降低電池質量。相反，研究結果表明，短暫的高溫充電所帶來的好處遠大於負面影響。

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 ：

10 分鐘充電是未來的趨勢，這對於電動汽車至關重要，因為它解決了人們對於電動汽車的焦慮症。

▲ 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

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