充电11分钟续航400公里,Nature刊发华人教授锂电新研究(2)

2023-05-20 来源:飞速影视
这种材料具有高比容量和放电电压,以及成本相对较低的优点,所以成了开发新一代高能全固态锂电池“潜力股”。
但是,NMC811与固态电解质之间,存在严重的表面电化学、化学和电压不相容等问题。
为了改善这些问题,并提高充电速度,研究人员主要从3个角度做出调整:
他们采用了一种叫ATM的方法,并且把阳极的孔隙率调节到更大,还把电解质升级成了双盐电解质。
下面细说一下ATM。
这里的ATM可不是取款机,而是不对称温度调节法(Asymmetric temperature modulation)。
通过这种方法,一方面可以快速预热电池,然后使其在高温下快速充电,并利用热增强的电化学和传输过程来消除锂镀层。
锂镀层容易在快速充电过程中生成,具有许多负作用,比如造成电池容量迅速损失,甚至还有安全风险。
所以消灭它,就减少了许多负面影响。
另一方面 ,ATM法还有益于电池的长期稳定,或者说,有益于延长电池寿命。
具体而言就是,在锂离子电池工作过程中,阳极表面会形成一层薄薄的电解质还原产物SEI(固体电解质中间相),可防止电解质进一步分解,稳定电极和电解质之间的界限。
所以,SEI是电池稳定性和寿命的重要指标。
但受到电池使用过程中高温因素等的影响,SEI层会慢慢降解,导致电池容量损失。
而通过ATM法,电池只在预热和快速充电期间处于60℃左右的高温,其他时间温度迅速下降,从而减缓SEI的降解速度,延长电池寿命。

充电11分钟续航400公里,Nature刊发华人教授锂电新研究


实验结果显示,如果锂电池以每秒4库伦的速度,每次都充到最大容量的75%,锂电池可以正常重复使用900多次(可以跑约40万公里)。
而如果按同样的速度充电,每次花11分钟左右充到70%,则可正常重复使用2000多次(可以跑约80万公里)。
在充到70%的情况下,汽车的续航里程可达400公里。
研究者在论文中写道,这个“充电11分钟,单次续航400公里,可重复2000多次”的结果,打破之前的所有纪录。
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