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研究人员发现锂析出相关物理机制 或将电动汽车充电速度提升5倍

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中美研究人员探讨钴在电池中起到的作用 以开发更有效的无钴正极

58京牌 对推广来说,电池充电时间是重要的限制性因素。,犹他大学(University of Utah)化学工程助理教授Tao Gao进行的一项最新研究,为开发快速充电电池打开了大门。

(图片来源:犹他大学)

锂离子电池的能量密度高、重量轻、寿命长,因此在领域得到广泛应用。

然而,锂离子电池的充电速度受到“锂析出”(lithium plating)现象的影响。当锂离子过快地注入石墨颗粒中时,便会发生这种副反应。研究人员将锂离子电池的运行过程比作在桌上打来打去的乒乓球。在充电过程中,锂离子像“球”一样从正极移动到负极,其移动速率几乎等同于充电速度。当锂离子移动太快,电池中的石墨颗粒无法捕捉到锂离子时,就会发生锂析出。在充电过程中,这可能导致电池着火或爆炸,因此使充电速度受到限制。此外,这还会严重影响电池的性能,缩短电池的使用寿命。

这一发现揭示了在电池充电过程中控制石墨颗粒锂析出现象的重要物理机制,并有助于电池运行时的锂析出行为。Gao表示:“我们设计了一个实验,可以直观地显示充电时负极的状态。我们能看到负极中的石墨颗粒材料,并实时观察电池充电过程中发生的情况。现在,我们了解到其中的物理原理,为解决此类问题并提高电池充电性能提供了方向。”

研究人员认为,这一发现有助于开发新的技术,使汽车电池充满电的速度比正常情况快5倍,可能只需10多分钟,同时不存在降解过快等风险。通常情况下,使用最快的充电器为智能手机充电,需要半个多小时,现在也可以在10分钟内充满电。

研究人员表示,有望在3-5年内看到更好的手机电池,在5-10年内可以在电动汽车上看到更好的电池。

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