电池技术突破为大规模采用负担得起的电动汽车铺平了道路

电动汽车电池设计的突破使典型EV电池的充电时间为10分钟。今天(10月12日)在《自然》杂志上宣布了更短的充电时间和更长行程所需的更多能量的破纪录组合。

“对更小、更快充电的电池的需求比以往任何时候都更大，”宾夕法尼亚州立大学机械工程威廉E.Diefenderfer教授、该研究的主要作者Chao-YangWang说。“根本就没有足够的电池和关键原材料，尤其是那些国内生产的，来满足预期的需求。”

8月，加利福尼亚州的空气资源委员会通过了一项广泛的计划，限制并最终禁止在该州内销售汽油动力汽车。到2035年，美国最大的汽车市场将有效淘汰内燃机。

王解释说，如果新车销售要转向电池驱动的电动汽车(EV)，它们将需要克服两个主要缺点：充电速度太慢，而且体积太大而无法高效和负担得起。根据电池的不同，一些电动汽车可能需要一整天的时间来充电，而不是在加油站上花费几分钟。

“我们的快速充电技术适用于大多数能量密集型电池，并将开辟一种新的可能性，将电动汽车电池的容量从150千瓦时缩小到50千瓦时，而不会导致驾驶员感到里程焦虑，”王说，他的实验室与州立大学的初创公司合作ECPower开发该技术。“体积更小、充电速度更快的电池将显着降低电池成本和钴、石墨和锂等关键原材料的使用，从而实现价格实惠的电动汽车的大规模采用。”

王解释说，该技术依赖于内部热调制，这是一种主动的温度控制方法，要求电池发挥最佳性能。电池在热时运行效率最高，但不是太热。将电池始终保持在合适的温度一直是电池工程师面临的主要挑战。王说，从历史上看，他们依靠外部、笨重的加热和冷却系统来调节电池温度，这会导致反应缓慢并浪费大量能源。

王和他的团队决定改为从电池内部调节温度。研究人员开发了一种新的电池结构，添加了超薄镍箔作为除阳极、电解质和阴极之外的第四个组件。王解释说，作为一种刺激物，镍箔可以自我调节电池的温度和反应性，几乎可以对任何电动汽车电池进行10分钟的快速充电。

研究人员写道：“真正的快速充电电池会立即产生影响。”“由于没有足够的原材料供每辆内燃机汽车被配备150kWh的电动汽车取代，因此快速充电对于电动汽车成为主流是必不可少的。”

王说，该研究的合作伙伴ECPower正在努力制造快速充电电池并将其商业化，以实现可负担且可持续的汽车电气化未来。

该研究的其他合著者是宾夕法尼亚州立大学的TengLiu、Xiao-GuangYang、ShanhaiGe和YongjunLeng以及ECPower的NathanielStanley、EricRountree和BrianMcCarthy。