美國康奈爾大學(xué)科學(xué)家研制出一款新型鋰電池，可在5分鐘內(nèi)完成充電，速度快于市場上其他同類電池，且歷經(jīng)數(shù)千次充放電循環(huán)后仍能保持性能穩(wěn)定，有望緩解電動車駕駛員的“里程焦慮”。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《焦耳》雜志。
鋰離子電池是目前最受歡迎的為電動汽車和智能手機(jī)供電的方式之一。鋰電池重量輕、可靠且相對節(jié)能，但它們往往需要數(shù)小時才能完成充電，而且缺乏處理大電涌的能力。在最新研究中，科學(xué)家們確定了一種獨特的銦陽極材料，它可與鋰離子電池內(nèi)的陰極材料有效配對。在此基礎(chǔ)上，他們制造出了一種能在5分鐘快速完成充電且緩慢放電的電池。
研究人員解釋說，為設(shè)計出最新電池，他們專注于電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，確定銦是一種極具潛力的快速充電材料。銦是軟金屬，主要用于制造觸摸屏顯示器和太陽能電池板的氧化銦錫涂層，也被用作低溫焊料中鉛的替代品。
新研究表明，銦作為電池陽極擁有兩個關(guān)鍵特性：極低的遷移能量勢壘，使離子能在固態(tài)中快速擴(kuò)散;減少與陽極中離子的交換電流密度，減緩表面反應(yīng)——這兩大特性結(jié)合，對于快速充電和長時間儲存電能至關(guān)重要。
此項創(chuàng)新的關(guān)鍵在于，使電池陽極處的金屬離子自由移動，找到正確的配置，然后才參與電荷存儲反應(yīng)。如此一來，在每個充電周期，電極都處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而使新電池在數(shù)千個充放電周期保持穩(wěn)定。
研究人員表示，這項技術(shù)與無線感應(yīng)充電道路相結(jié)合，有望縮小電池的尺寸和成本，使電動交通成為司機(jī)更可行的選擇。但銦很重，他們希望借助人工智能工具，發(fā)掘更好的電池陽極。
來源：科技日報 作者：劉霞
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