华人学者锂电池研究突破: 充电10分钟续航400公里

发布时间：2019-11-04 发布者：亚时财经

华人学者、宾夕法尼亚州立大学教授王朝阳最新锂电池研究成果表明：10 分钟充电可让电动汽车充满80%，续航300公里到400公里。

这个振奋人心的研究成果由王朝阳教授团队10月30日发表在《焦耳》杂志（Joule）上。该研究论文强调，团队攻克了锂电池快速充电和电池寿命难以兼得的关键问题，10 分钟充电可让电动汽车充满 80%，续航 300 公里到 400 公里，并且经过 2500 次充放电后，电池容量只有 8.3% 的损耗。

DeepTech的相关报道指出，这个结果远远超出了美国能源部的目标。新能源车特斯拉的 Model S目前快充效率目前也要40分钟才能充电80%。

论文写道，在方法上，团队并没有盯着改进电池材料不放，而是采用了一种更为简捷、成本低廉的“热刺激”技术，攻克了锂电池快速充电和电池寿命难以兼得的关键问题，有望解决新能源汽车发展的“里程焦虑”和“充电时间焦虑”难题。

高温下充电会加快，金色小球代表锂离子。（图源：宾夕法尼亚州立大学）

王朝阳表示，热刺激快充是我们的独家发明。各种快充的实质是一样的，即增加锂离子的传递速率，只是我们用了加热的物理方法。我们希望寻找这样的简单方法，方法越简单，技术就越成熟，成本也会降下来。

充电速度和电池寿命如何兼得？

据DeepTech报道，如果提高温度，电池中的离子移动速度就会加快，充电速度相应提升。然而长时间高温充电会让电解液分解，缩短电池寿命。这需要摸索出一个适当的温度参数和时间参数。

经过反复测试，王朝阳团队发现，如果电池能在充电前迅速加热到60摄氏度，快充10分钟，然后迅速降温到环境温度，那么就不会形成电池的热衰减，还能避免严重的固体电解质界面膜（SEI膜）增长，后者是电极材料与电解液在固液相界面上发生反应形成的钝化层。

王朝阳说，这个技术关键是在特定高温下快速充电。

为了让电池能够在快充前迅速加热到指定温度，王朝阳团队开发了“全气候”电池。他们在电池内部插入 50 微米厚度的镍箔，可有效进行自加热。电流在低温时开启，流过镍箔，产生热量。一旦电池内部温度超过 60 摄氏度时，就会触动温度传感器关闭镍箔电流。

全气候电池（图源：宾夕法尼亚州立大学）

对于人们普遍担心锂离子电池在高温下充电可能加速副反应的问题，王朝阳团队的研究则表明，限定时间的高温充电所带来减少析锂的收益，远远大于副反应的负面损失。

10分钟快充距离产业化有多远？

在回答记者提出的这个问题时，王朝阳表示：“基本上是能直接用的。有2个原因，一是我们的实验用了工业界标准的电池；二是我们的技术通过了第三方、美国阿贡国家实验室测试。”

王朝阳表示，中国几家最主要的电池制造商都在关注我们的技术，因为这个技术相对比较简单，且比较成熟，我估计不久就会出现在中国市场。

据介绍，全气候电池技术已经授权给了宝马等车企。王朝阳创建的 EC Power 公司已经实现“全气候”电池的商业化，并且这个成果即将用于 2022 年北京冬奥会。

王朝阳是华人学者中的杰出代表，现任宾夕法尼亚州立大学材料与工程学杰出教授，研究领域主要有燃料电池和二次电池等。

王朝阳（图源：宾夕法尼亚州立大学）

王朝阳教授拥有16项美国专利，并撰写过多部书籍和综述，SCI引用超过4500次。在世界燃料与能源领域，他是近十年来被引用次数最多的前20位作者之一。

亚洲时报综合：麻省理工科技评论、DeepTech

责任编辑：Amanda

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