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新型鋰電池5分鐘內(nèi)完成充電

科技日報發(fā)布時間:2024-01-24 09:08:07  作者:劉霞

  美國康奈爾大學(xué)科學(xué)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(jī)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(xué)家們確定了一種獨(dú)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(chǔ)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。

  研究人員解釋說,為設(shè)計出最新電池,他們專注于電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué),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。

  新研究表明,銦作為電池陽極擁有兩個關(guān)鍵特性:極低的遷移能量勢壘,使離子能在固態(tài)中快速擴(kuò)散;減少與陽極中離子的交換電流密度,減緩表面反應(yīng)——這兩大特性結(jié)合,對于快速充電和長時間儲存電能至關(guān)重要。

  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(yīng)。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。

  研究人員表示,這項技術(shù)與無線感應(yīng)充電道路相結(jié)合,有望縮小電池的尺寸和成本,使電動交通成為司機(jī)更可行的選擇。但銦很重,他們希望借助人工智能工具,發(fā)掘更好的電池陽極。(記者劉霞)




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