主題：科學(xué)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！


2024年01月24日 07:19 來(lái)源： 每日經(jīng)濟(jì)新聞

　　據(jù)科技日?qǐng)?bào)1月24日消息，美國(guó)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(duì)節(jié)能，但它們往往需要數(shù)小時(shí)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(yáng)極材料，它可與鋰離子電池內(nèi)的陰極材料有效配對(duì)。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(shuō)，為設(shè)計(jì)出最新電池，他們專注于電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)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(yáng)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(xiàng)創(chuàng)新的關(guān)鍵在于，使電池陽(yáng)極處的金屬離子自由移動(dòng)，找到正確的配置，然后才參與電荷存儲(chǔ)反應(yīng)。如此一來(lái)，在每個(gè)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(gè)充放電周期保持穩(wěn)定。

　　近來(lái)，我國(guó)科學(xué)家對(duì)鋰電池研究也有最新進(jìn)展。

　　據(jù)中國(guó)能源網(wǎng)2023年12月4日?qǐng)?bào)道，2023年11月16日，在第25屆中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)上，一款由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)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(yàn)，引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。

　　深圳先進(jìn)院副研究員張帆向《中國(guó)能源報(bào)》記者介紹，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)10年研發(fā)，現(xiàn)已量產(chǎn)出我國(guó)首款寬溫域、低成本、長(zhǎng)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(dá)零下70攝氏度，最高工作溫度可達(dá)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(huì)出現(xiàn)容量衰減、循環(huán)壽命縮短、充電困難等問(wèn)題。而我國(guó)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?yè)?jù)中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所2023年12月消息，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭玉國(guó)課題組，致力于硅基負(fù)極材料及其適配的電解質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)工作。近期，該課題組提出了選擇性溶解策略，通過(guò)控制電解液中的溶劑供體數(shù)（DN），實(shí)現(xiàn)了對(duì)SEI中的低分子量的聚合物和有機(jī)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(xué)測(cè)試結(jié)果表明，這一策略有效提升了純微米硅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(yīng)，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(lái)適用于高容量和大體積變化電極材料的電解液開(kāi)發(fā)提供了重要指導(dǎo)。

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