科學家研制出新型鋰電池，可在5分鐘內(nèi)完成充電，“里程焦慮”有解了！

每經(jīng)編輯 畢陸名

據(jù)科技日報1月24日消息，美國康奈爾大學科學家研制出一款新型鋰電池，可在5分鐘內(nèi)完成充電，速度快于市場上其他同類電池，且歷經(jīng)數(shù)千次充放電循環(huán)后仍能保持性能穩(wěn)定，有望緩解電動車駕駛員的“里程焦慮”。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《焦耳》雜志。

鋰離子電池是目前最受歡迎的為電動汽車和智能手機供電的方式之一。鋰電池重量輕、可靠且相對節(jié)能，但它們往往需要數(shù)小時才能完成充電，而且缺乏處理大電涌的能力。在最新研究中，科學家們確定了一種獨特的銦陽極材料，它可與鋰離子電池內(nèi)的陰極材料有效配對。在此基礎上，他們制造出了一種能在5分鐘快速完成充電且緩慢放電的電池。

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研究人員解釋說，為設計出最新電池，他們專注于電化學反應動力學，確定銦是一種極具潛力的快速充電材料。銦是軟金屬，主要用于制造觸摸屏顯示器和太陽能電池板的氧化銦錫涂層，也被用作低溫焊料中鉛的替代品。

此項創(chuàng)新的關(guān)鍵在于，使電池陽極處的金屬離子自由移動，找到正確的配置，然后才參與電荷存儲反應。如此一來，在每個充電周期，電極都處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而使新電池在數(shù)千個充放電周期保持穩(wěn)定。

近來，我國科學家對鋰電池研究也有最新進展。

據(jù)中國能源網(wǎng)2023年12月4日報道，2023年11月16日，在第25屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上，一款由中國科學院深圳先進技術(shù)研究院（以下簡稱“深圳先進院”）最新研發(fā)的新型鋰離子電池，可經(jīng)受“冰火兩重天”考驗，引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。

深圳先進院副研究員張帆向《中國能源報》記者介紹，團隊歷時10年研發(fā)，現(xiàn)已量產(chǎn)出我國首款寬溫域、低成本、長壽命的電芯產(chǎn)品——新型鋁基鋰離子電池，其最低工作溫度可達零下70攝氏度，最高工作溫度可達零上80攝氏度。

據(jù)了解，受材料限制，傳統(tǒng)鋰離子電池的充電工作溫度在0攝氏度至45攝氏度、放電工作溫度在零下20攝氏度至零上60攝氏度。在低溫環(huán)境中，傳統(tǒng)鋰離子電池會出現(xiàn)容量衰減、循環(huán)壽命縮短、充電困難等問題。而我國幅員遼闊，氣溫隨地域和季節(jié)變化較大，傳統(tǒng)鋰離子電池使用范圍容易受到限制。

另據(jù)中國科學院化學研究所2023年12月消息，中國科學院化學研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點實驗室郭玉國課題組，致力于硅基負極材料及其適配的電解質(zhì)材料的開發(fā)工作。近期，該課題組提出了選擇性溶解策略，通過控制電解液中的溶劑供體數(shù)（DN），實現(xiàn)了對SEI中的低分子量的聚合物和有機鋰鹽組分的選擇性溶解，保留了有較高彈性形變能的氟化鋰和聚碳酸酯組分，構(gòu)筑了具有良好彈性性能的高韌性的SEI。電化學測試結(jié)果表明，這一策略有效提升了純微米硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性。該團隊通過系統(tǒng)研究具有不同DN值溶劑的電解液中的選擇性溶解效應，歸納總結(jié)了電解液溶劑DN值與SEI組分之間的構(gòu)效原理。上述成果為未來適用于高容量和大體積變化電極材料的電解液開發(fā)提供了重要指導。

每日經(jīng)濟新聞綜合科技日報、中國能源網(wǎng)、中國科學院化學研究所

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