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蓋世汽車訊目前電動汽車越來越受歡迎,但對潛在客戶來說,充電時間過長仍是一大問題。相比較而言,一輛裝有內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)SUV車型只需加油5分鐘,就能行駛300英里,而一輛最先進(jìn)的電動汽車則要大約充電1小時,才能實(shí)現(xiàn)同樣的續(xù)航里程。因此,要發(fā)展快速充電并且高效運(yùn)行的大容量鋰離子電池技術(shù)。
(圖片來源:我國科學(xué)技術(shù)大學(xué))
據(jù)外媒報(bào)道,我國科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院中科院能量轉(zhuǎn)換材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室季恒星教授聯(lián)合美國加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒教授等在鋰離子電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)季恒星教授表示:“高容量、高速率和長循環(huán)壽命是電池研究的重點(diǎn),這取決于電池的關(guān)鍵部件——電極材料。我們的目標(biāo)是尋找一種電極材料,可以在實(shí)驗(yàn)室研究中對性能指標(biāo)出現(xiàn)影響,并有望滿足產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)要求?!?/p>
研究人員表示,能量得以進(jìn)入和離開電池,是通過電極內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng),所以如何快速有效的轉(zhuǎn)移鋰離子至關(guān)重要,尤其是通過負(fù)極將能量從電池轉(zhuǎn)移到設(shè)備上。
研究團(tuán)隊(duì)嘗試使用黑磷作為負(fù)極材料。這種材料因容易沿層狀邊緣變形,嚴(yán)重影響鋰離子遷移率,之前一度被放棄。在此次研究中,研究人員將黑磷和石墨結(jié)合在一起,使兩種材料之間的化學(xué)鍵保持穩(wěn)定,防止發(fā)生邊緣變形。
研究小組還解決了這種材料存在的另一問題,即電解質(zhì)可以分解成導(dǎo)電性較差的碎片,堆積在電極表面,抑制鋰離子遷移至電極材料中。該團(tuán)隊(duì)在電極材料上涂上一層薄的聚合物凝膠涂層,使鋰離子能夠快速進(jìn)入材料。
我國科學(xué)院化學(xué)研究所的辛森教授表示:“這種復(fù)合負(fù)極材料充電不到10分鐘,即可恢復(fù)80%的電量,而且在室溫下,可以實(shí)現(xiàn)2000次左右的循環(huán)壽命。假如能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn),這種材料可能成為石墨負(fù)極新的替代品,使鋰離子電池的能量密度超過每千克350瓦時,并且可以快速充電。這將大大提高電動汽車相關(guān)于燃料汽車的競爭力?!?/p>
假如電池的能量密度達(dá)350瓦時每千克,電動汽車單次充電可以行駛600英里。相比之下,特斯拉ModelS單次充電的續(xù)航里程為400英里。
季恒星教授表示,研究人員將在新技術(shù)的基礎(chǔ)上,繼續(xù)探討鋰離子充放電過程中的基本科學(xué)問題,以及規(guī)模化生產(chǎn)復(fù)合材料的相關(guān)產(chǎn)業(yè)問題?!拔覀儗⒀芯亢侠磉x擇結(jié)構(gòu)的工程材料,同時考慮到價(jià)格和實(shí)用性,使材料性能更具吸引力。”
我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)快充負(fù)極材料研究新進(jìn)展