新型固态锂电池可充电10,000次

锂金属电池可以将电动汽车的使用寿命提高到15年。

哈佛大学研究人员在电池技术方面取得了突破:一款长期持久的固态锂电池。

“锂金属电池被认为是电池化学的圣杯,”研究人员Xin Li说告诉《哈佛公报》

强,更便宜,更快:今天的大多数电动汽车(ev)是由锂离子电池,您在笔记本电脑或智能手机中找到相同类型的电池。

这些电池降解快,充电时间长。它们有时还会着火——所有这些特征都可能阻止人们切换到电动汽车。

哈佛大学宣称固态锂电池可充放电至少10000次。这将使电动汽车电池的寿命提高到15年——目前大多数电池的寿命只有8年或10万英里。

这种电池还可以让人们在10到20分钟内充满电动汽车。

电池基本知识:电池有四个主要组成部分:阴极(带正电)、阳极(带负电)、隔膜(使它们不接触)和电解质(一种将电流从一边传送到另一边的液体或凝胶)。

当电池在使用时,电解液中的离子从阳极移动到阴极,产生电流为设备供电。当电池充电时,它们会回到阳极。

挑战:固态锂电池用固体材料(通常是某种类型的陶瓷)代替液体电解质。它还取代了通常由石墨制成的重阳极,取而代之的是由锂金属制成的更轻的阳极,只覆盖一层石墨。

这些变化降低了起火的风险,让电池充电更快,储存更多能量。

然而,被称为树突的针状结构可以在固态锂电池的阳极上形成。这些小尖刺会刺穿陶瓷,导致电池短路。

我们稳定电池的策略似乎有悖直觉。


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它是如何工作的:为了避免这个问题,哈佛大学的研究小组开发了一种固态电池,它含有两种不同的电解质:一种易于穿透树突,但更稳定;另一种不太稳定,但不受树突的影响。

他们把第二种电解质夹在第一种电解质层之间。树突可以穿透含有第一种电解质的层,但因为它们不能穿透含有第二种电解质的层,所以它们不会导致电池短路。

合著者叶璐涵(Luhan Ye)解释说:“我们采用不稳定的策略来稳定电池,这听起来有点违反直觉,但就像锚可以引导和控制螺钉撞到墙上一样,我们的多层设计也可以引导和控制树突的生长。”

另外,哈佛大学的固态锂电池的化学成分可以填补树突造成的任何洞,这意味着它基本上可以自我修复。

电池公司说一套,汽车制造商说另一套。


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冷水:到目前为止,哈佛大学只制造了一个硬币大小的固态锂金属电池原型。为了给汽车提供动力,我们需要教科书大小的东西——而达到这一点并不容易。

“扩大电动汽车的规模不是一个小问题——有许多工程方面的问题我们将不得不在以后解决,”李说对IEEE频谱

至于什么时候任何人都能买到一辆装有哈佛固态锂电池的电动汽车,这取决于你问的是谁。

“电池公司说一套,汽车制造商说另一套,”他说。“我猜是5到10年。”

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