一項新的研究發現，標準電動汽車電池可以在短短 10 分鐘內為大部分續航里程充電，方法是在其中包含一層薄薄的鎳。這可以為攜帶大量昂貴電池組的昂貴電動汽車提供一種受歡迎且具有經濟吸引力的替代方案。
如果有更快的充電選項，使電動汽車的標價大幅下降，一些研究人員懷疑消費者的電動汽車恐懼症和行業反對「里程焦慮」的教條可能會被克服。
例如，一輛配備 120 千瓦時電池組，在傳統的充電下，需要一個小時得充電時間。但如果可以替換為配備 60 千瓦時電池組且能夠在10分鐘內快速充滿。
在這項新研究中，研究人員對充滿電後續航里程約為 560 公里的鋰離子電池進行了實驗。（電池的能量密度為每公斤 265 瓦時。）通過在其內部添加超薄鎳箔，他們可以在 11 分鐘內將其充電至 70%，行駛約 400 公里，75%大約 440 公里的射程需要 12 分鐘。
「我們的技術能夠部署更小、充電速度更快的電池，以大規模採用經濟實惠的電動汽車，」該研究的資深作者、賓夕法尼亞州立大學電池工程師 Chao-Yang Wang 說。「當我們每次充電用完 200 英里時，我們可以停下來去洗手間，10 分鐘後車輛充電並準備再行駛 200 英里。所以這種方式沒有里程焦慮。
2016年，王和他的同事在鋰離子電池內部添加了鎳箔來加熱它們，幫助它們在嚴寒中表現得更好。在這項新研究中，他們同樣使用鎳箔來加熱 EV 電池並提高其性能，這也是他們在 2021 年為電動飛行汽車電池所採用的策略。
「傳統的鋰離子電池是為便攜式電子產品開發的——因此，科學家和開發人員非常怕熱，」王說。「我們違背了這種傳統觀念。」
電池在熱時運行最佳，但不要太熱。將電池始終保持在正確的溫度一直是電池工程師面臨的主要挑戰。王說，過去，他們依靠外部笨重的加熱和冷卻系統來調節電池溫度，這會導致反應緩慢並浪費大量能源。
在這項新研究中，科學家們使用鎳箔從電池內部調節電池溫度。「我們需要一種簡單的方法來讓電池快速升溫——在一分鐘內，因為快速充電只持續十分鐘，」王說。「在我們早期的自熱電池工作中，我們碰巧發明了一種內部加熱箔。」
總而言之，他們發現「鋰離子電池可以在高溫下非常穩定和安全，只需簡單地調整電池材料，」王說。這讓他們「享受到高溫給我們帶來快速充電能力的附帶好處」。
當充電至 75% 時，電池可持續使用超過 900 次循環，續航里程約為 402,000 公里；當充電至 70% 時，電池可持續使用約 2,000 次循環，續航里程約為 804,000 公里（或 500,000 英里）。他們說，總而言之，這種性能相當於 50 萬英里的續航里程，其中每次充電都是一次快速充電。
科學家們指出，他們的工作「與目前聲稱充電 10 分鐘後可行駛 100 或 150 英里的電動汽車完全不同，因為這些汽車通常有 600 英里的巡航範圍，因此 150 英里的充電基本上等於充電到 25% 」王說。「我們的工作將當前的藝術水平提高了三倍。」
這些發現正值美國最大的汽車市場加利福尼亞州的目標是到 2035 年有效淘汰內燃機。新的快速充電技術適用於大多數能量密集型電池，並允許使用體積相對較小的電動汽車，便宜的電池仍然可以避免因快速充電而引起的續航焦慮，Wang 說。
Wang 的實驗室與初創公司EC Power合作開發該技術。該公司現在正致力於快速充電電池的製造和商業化。
未來，「我們希望在 5 分鐘內將超高能量密度電池充電至 80%。這將為消費者提供與充氣類似的體驗，」王說。「我們相信我們已經為這個最終目標奠定了科學基礎，剩下的就是微調更穩定的材料和我們的熱調製策略。」
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