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新型 EV 动力电池原型可在高温下实现 10 分钟快充

时间:2019-10-31 15:31来源:21Dianyuan

摘要:宾夕法尼亚州立大学的化学工程师们,刚刚介绍了他们的新型EV动力电池原型。通过将其短暂加热至140℉(60℃)、然后迅速冷却至环境温度,其能够在10分钟内完成快充。

尽管特斯拉凭借过人的技术和超充网点建设,让电动汽车用户享受到了便捷的绿色出行,但 EV 行业的最大短板,依然体现在动力电池上。好消息是,宾夕法尼亚州立大学的化学工程师们,刚刚介绍了他们的新型 EV 动力电池原型。通过将其短暂加热至 140 ℉(60 ℃)、然后迅速冷却至环境温度,其能够在 10 分钟内完成快充。

 
(图自:Chao-Yang Wang / Penn State)
 
据悉,当前锂离子电池在为智能手机、笔记本电脑、汽车和卡车等领域得到了普遍的应用。但随着时间的发展,电池将会遇到一系列的问题,尤其是可能导致电芯断路的晶枝的形成。另一方面,电池充电时的环境温度也很重要。如果太冷,锂离子将在电池样机上呈尖峰状(又称 Lithium Plating / 锂镀),导致电池出现退化和增加使用的风险。

尽管在较高温度下的充电更加有效,但同样需担心电池退化的问题。宾夕法尼亚州立大学化学与材料工程科学教授 Chao-Yang Wang 表示:在 60 ℃ 的极端温度下操作,是被电池行业所严厉禁止的。这不仅对材料造成了风险,还会大幅缩减电池的寿命。好消息是,他们找到了高温快充的新方法。

这种经过设计的新型 EV 动力电池原型,仅需加热 10 分钟,即可达到 60℃(140℉),然后迅速冷却至环境温度。


 
研究配图(来自:Joule)
 
其通过一种薄镍实现,该镍箔的一端连接到负极端子、另一端则延伸到电池之外,从而形成了第三端。电子可流经镍箔,在短短 30 秒内加热电池。为了后续的冷却,研究团队也想了很多方法。包括借助风扇,使之在 49~60℃(120~140℉)温度范围内充电并快速冷却,从而避免锂镀。

结果是,其能够在 1700 个循环中进行快速充放电。作为对比,普通 EV 电池只能在加热至 20℃(68℉)时,持续 60 次循环。Wang 表示说:他们证明了可在 10 分钟内,为续航 200~300 英里(320~480 公里)的电动汽车完成充电,并维持 2500 个充电周期,相当于 50 万英里(80 万公里)的行程。

不过在投入实际使用前,仍有许多工作要做,比如确定这种电池是完全可扩展的、甚至进一步缩短高温快充所需的时间。有关这项研究的详情,已发表在近日出版的《焦耳》(Joule)期刊上。

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