电池革命?美国研发电池新技术,十分钟可充续航320km

最近有研究表明,新材料制作电池可以增加电池能量密度或寿命,但锂的沉积和SEI膜的生长的问题还是没有解决。而宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现了一种简单的处理方法:改变充放电温度。这种方法被称为ATM -非对称温度调制,它可以在十分钟之内充电320km的续航。

SEI膜也叫固体电解质界面膜,是由于电解液在首次充放电时分解,在电极表面形成的一层稳定的界面膜,它是首次不可逆容量损失的主要来源。在较高的温度下为电池充电,会减少锂在阳极上的沉积。研究人员将电池温度升至60ºC持续十分钟,可使电池续航320km。但是电池不能长期高温充电,因为高温又会提高SEI膜生长速度,这是电池中锂损失的主要原因之一。

为了缩短加热时间,研究人员设计了一种锂离子电池,这种电池采用了自热镍结构,预热时间不到30秒。测试过程中为保持恒定的充电温度,他们分别在40℃、49℃和60℃的温度下给3个电池充电,并在20摄氏度的温度下进行控制。测试完成后拆开电池检查锂沉积了多少。

这个方法的关键点在于维持电池温度恒定。由于内热较小,需要产生更大的温差来驱动散热,充电加热装置需要将电池降温12倍以上。常规的BMS(电池管理系统)可以解决这个问题,但不是所有的纯电动车都搭载了BMS,未来的BMS还将管理自热电池。加热的能量将来自快充系统。

宾夕法尼亚州立大学的研究人员制作了一个容量为9.5Ah能量密度是 170Wh / kg的袋式电池,进行1700次充放电循环,或者6C充电至8%SOC(充电状态),容量损失为20%。使用能量密度更高(209 Wh / kg)的锂离子电池经过2500次充放电循环后,容量损失仅为8.3%,总续航为500000英里。

相关人员现在致力于研究五分钟内如何在保证电池安全的情况下为电动汽车电池充更多的电,除了目前发明的自热结构之外,还需要高度稳定的电解质和活性材料。


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