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快速汽車充電鋰離子電池——麻省理工研究新成果

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:548次  |  2022年08月08日  

麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)明了一項(xiàng)充電材料表面處理技術(shù),采用新技術(shù)的鋰離子電池可在幾秒內(nèi)完成充電。


一塊鋰電池完成充電一般需要6分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間。但傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰材料在經(jīng)過(guò)表面處理生成納米級(jí)溝槽后,可將電池的充電速度提升36倍(僅為10秒)。


實(shí)現(xiàn)快速充電的MIT電池用材樣品


采用該項(xiàng)技術(shù)的鋰電池亦具有高放電速度,因此可用于油電混合汽車的加速,使油電混合汽車的速度可趕上采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。


MIT已對(duì)該項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利并授權(quán)給了兩家公司。MIT研究人員表示,由于這項(xiàng)新技術(shù)是在現(xiàn)有鋰離子電池基礎(chǔ)上的改進(jìn),不需要新材料,所以兩年后就將會(huì)有商用產(chǎn)品推出。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

由GerbrandCeder教授指導(dǎo)的博士生ByoungwooKang表示,“通過(guò)對(duì)磷酸鐵鋰材料表面進(jìn)行處理可使鋰離子迅速移動(dòng)列隊(duì)進(jìn)入通道并被迅速傳送至終端”。


幾年前,Ceder在用計(jì)算機(jī)對(duì)鋰離子電池所用材料進(jìn)行仿真時(shí)發(fā)現(xiàn),鋰離子的傳送速度應(yīng)該比之前想象的要更快。在隨后的深入仿真研究后發(fā)現(xiàn):因磷酸鐵鋰材料表面可將鋰離子送往塊體材料(bulkmaterial)內(nèi)部的通道數(shù)量有限,從而導(dǎo)致充電過(guò)程中鋰離子的傳送速度受到了制約。


通過(guò)積累多年經(jīng)驗(yàn),Kang和Ceder發(fā)現(xiàn):對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行表面處理使其生成間隔僅5納米的多條凹槽,可將鋰離子的傳送速度提高36倍。


“通過(guò)采用這項(xiàng)技術(shù),電池充電將不再受鋰離子傳送速度的制約。這意味著以后鋰電池不僅可以更快速地完成充電,也可以更快速完成放電”。


研究人員表示,今后采用這一技術(shù)的手機(jī)和其他小型裝置用鋰電池將可在幾秒內(nèi)完成充電。對(duì)于新興的電動(dòng)汽車行業(yè)來(lái)講,這意味著屆時(shí)電動(dòng)汽車的車速將可以提升到與燃?xì)馄囅噫敲馈?/p>

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

將這項(xiàng)充電技術(shù)用于現(xiàn)有鋰電池基材并推出產(chǎn)品需要兩年時(shí)間,在此期間可對(duì)用于電動(dòng)汽車(electriccar)的家用充電器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以使其能處理能量的快速傳送。對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)講,車用電池在家中的充電速度不僅受到電池本身的限制也受業(yè)主家中電力情況的限制。


迄今為止的測(cè)試表明,磷酸鐵鋰材料經(jīng)納米級(jí)表面處理之后和塊體材料一樣持久耐用,可以重復(fù)充電和放電而不會(huì)因老化影響充電效果。


MIT研究經(jīng)費(fèi)來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NationalScienceFoundation)、材料研究科學(xué)與工程中心和美國(guó)能源部主持的先進(jìn)運(yùn)輸用電池計(jì)劃。

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