作者:唐一尘 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/11/6 12:20:37
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新技术10分钟内为汽车电池充电

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。
 
相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.09.021
 
 
 

 

 
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