廉价EV原型电池可充电10分钟补足200英里续航

2021年01月20日 17:27 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

大约 12 个月前,宾夕法尼亚州立大学的一支研究团队,向我们展示了一款面向电动汽车(EV)的创新电池原型。在诸多特性中,能够在 10 分钟内补充数百英里续航这一点,显然最受欢迎。不过研究团队并未止步于此,而是通过继续调整相关方法,为其引入了更具吸引力的成本效益。

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(来自:Penn State / Chao-Yang Wang's Lab)

通常情况下,锂电池有一个最适宜的运行温度区间。然而该校化学工程师团队开发的这款 EV 原型电池,不仅能够耐受极端的温度、还可在较短的时间内完成充电。

当环境温度过低时,锂离子会在其中一个电极上形成危险的“刺突”(枝晶)。但当温度过高时,锂离子又会导致其它形式的降解。

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研究配图 - 1:电池封装

为使电池能够在极端温度下充电,研究团队选择了将之加热到 60℃(140℉),然后迅速冷却的解决方案。通过让薄镍箔附着在负极端子上、并迅速加热电池,短时尖锐的热量可使设备更有效地完成充电。

得益于此,该原型 EV 电池能够在 10 分钟内补充 200 英里(320 公里)以上的续航。在维持同等续航的同时,这套快充方案还有助于进一步缩小装置的尺寸。

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研究配图 - 2:电池组能量密度对比

在此基础上,研究人员还在不断尝试新的电池设计,比如可替代的阴极材料。此外原始版本使用了镍钴锰,而改进后的版本使用了磷酸铁锂。

新款 EV 原型电池使用了相同的工作原理,即通过薄镍箔迅速达到极限温度、然后迅速冷却以完成快速充电,不过新材料还具有两项额外的优点。

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研究配图 - 3:城市与高速路况下的巡航

首先,新原型不再使用稀有、价格昂贵、且开采时对环境和人工有害的钴元素。其次,新材料具有更高的成本效益,有助于让大众电动汽车的售价变得更加平易近人。

首席研究员 Chao-Yang Wang 在接受 New Atlas 采访时称,他们已经打造出了 40kWh 的工作原型,且只需 10 分钟的充电、即可增加 200 英里(约 320 公里)的续航。

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研究配图 - 4:不同温度下的快充表现

通过便捷的快充、缩减的尺寸、以及将成本控制到 3500 美元(约 2.26 万 RMB),新研究有望将电动汽车的动力成本拉低到与汽油发动机相当的水平。

此外该电池能够输出 300kW 的峰值功率,足以让电动汽车在 3 秒内完成 0-60 mph 的加速(0-96 km/h)。

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有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然能源》(Nature Energy)期刊上。

原标题为《Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles》。

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