康奈尔大学的研究团队成功开发出一种新型锂电池,该电池能够在短短五分钟内完成充电

发布日期:2024-01-25     239 次

康奈尔大学的研究团队成功开发出一种新型锂电池,该电池能够在短短五分钟内完成充电,且经过数千次充放电循环后依然能保持稳定的性能,这无疑将有助于缓解电动汽车驾驶员面临的“里程焦虑”问题。这一研究成果已在最新一期的《焦耳》杂志上发表。

当前,锂离子电池是最常见用于电动汽车和智能手机的电源技术之一,其优点包括轻便、可靠和相对高效,但是通常需要几小时才能充满电,并且不擅长应对大规模电流冲击。在这项新的研究中,科学家们发现了一种特殊的铟阳极材料,它可以与锂离子电池的阴极材料有效地匹配使用。基于此,他们创造出一种可以在五分钟内迅速完成充电并以较慢速度放电的新电池。

研究人员解释称,为了设计这种新型电池,他们关注了电化学反应的动力学,并确定了铟作为一种具有快速充电潜力的材料。铟是一种柔软的金属,常见于制造触摸屏显示器和太阳能电池板上的氧化铟锡涂层,同时也在低温焊料中用作铅的替代品。

研究指出,铟作为电池阳极具有两个至关重要的特性:一是具有非常低的离子在固态中的扩散能垒,使得离子可以快速移动;二是降低了与阳极中离子交换的电流密度,减缓了表面反应速率。这两个特点相结合,对于实现快速充电和长期保持电力存储非常重要。

这项创新的核心在于,允许电池阳极处的金属离子自由地移动和重新配置,随后才参与到电荷存储的反应过程中。这样在每次充电循环时,电极都能保持稳定的状态,从而确保新电池在数千次充放电循环后仍然表现稳定。

研究人员进一步提出,若将这项技术与无线感应充电道路结合起来,有可能缩小电池尺寸并降低成本,进而使电动出行对于驾驶者而言变得更加实际和经济。然而,由于铟的重量较大,研究团队希望能够利用人工智能工具来寻找更为理想的电池阳极材料。


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