鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:627次 | 2021年05月19日
研究人員發(fā)現(xiàn)鋰析出相關(guān)物理機(jī)制 或?qū)㈦妱悠嚦潆娝俣忍嵘?倍
對電動汽車推廣來說,電池充電時(shí)間是重要的限制性因素。據(jù)外媒報(bào)道,猶他大學(xué)(UniversityofUtah)化學(xué)工程助理教授TaoGao進(jìn)行的一項(xiàng)最新研究,為開發(fā)快速充電電池打開了大門。
鋰離子電池的能量密度高、重量輕、壽命長,因此在電動汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
然而,鋰離子電池的充電速度受到“鋰析出”(lithiumplating)現(xiàn)象的影響。當(dāng)鋰離子過快地注入石墨顆粒中時(shí),便會發(fā)生這種副反應(yīng)。研究人員將鋰離子電池的運(yùn)行過程比作在桌上打來打去的乒乓球。在充電過程中,鋰離子像“球”相同從正極移動到負(fù)極,其移動速率幾乎等同于充電速度。當(dāng)鋰離子移動太快,電池中的石墨顆粒無法捕捉到鋰離子時(shí),就會發(fā)生鋰析出。在充電過程中,這可能導(dǎo)致電池著火或爆炸,因此使充電速度受到限制。此外,這還會嚴(yán)重影響電池的性能,縮短電池的使用壽命。
這一發(fā)現(xiàn)揭示了在電池充電過程中控制石墨顆粒鋰析出現(xiàn)象的重要物理機(jī)制,并有助于預(yù)測電池運(yùn)行時(shí)的鋰析出行為。Gao表示:“我們設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),可以直觀地顯示充電時(shí)負(fù)極的狀態(tài)。我們能看到負(fù)極中的石墨顆粒材料,并實(shí)時(shí)觀察電池充電過程中發(fā)生的情況?,F(xiàn)在,我們了解到其中的物理原理,為解決此類問題并提高電池充電性能供應(yīng)了方向?!?/p>
研究人員認(rèn)為,這一發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)新的技術(shù),使汽車電池充滿電的速度比正常情況快5倍,可能只需10多分鐘,同時(shí)不存在降解過快等風(fēng)險(xiǎn)。通常情況下,使用最快的充電器為智能手機(jī)充電,要半個(gè)多小時(shí),現(xiàn)在也可以在10分鐘內(nèi)充滿電。
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%
研究人員表示,有望在3-5年內(nèi)看到更好的手機(jī)電池,在5-10年內(nèi)可以在電動汽車上看到更好的電池。