更好的电池?锂离子电池获得超能力

一种新技术可能为改进汽车、手机和其他设备中使用的主力锂离子电池铺平道路,使其可以在几秒钟内充电。

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对熟悉的锂离子电池进行的新改进产生了一种以闪电般的速度充电和放电的储能材料。这项发现可以推动插电式混合动力汽车和电动汽车的发展,并可能使手机电池在几秒钟而不是几小时内充满电。

麻省理工学院(M.I.T.)的科学家今天在《自然》杂志上报道说,他们设计出了一种方法,使电池中的锂离子进出速度比以前的演示快约100倍。“我们采用了一种基本上很棒的材料,称为磷酸铁锂[LiFePO4],并尝试对其进行进一步改进,” M.I.T.材料科学与工程系研究生、研究作者Byoungwoo Kang说。

可充电锂离子电池体积小、重量轻,但可以存储大量的能量,使其非常适合用于iPod和笔记本电脑等日常电子设备。这种有价值的特性,称为能量密度,可以扩大规模用于混合动力汽车以及特斯拉汽车公司制造的完全依赖锂离子电池(6,831个独立电池单元)的全电动跑车Roadster,以及即将上市的类似动力雪佛兰Volt插电式电动汽车。

一个缺点:与其他一些类型的蓄电池相比,锂离子电池的放电速度并不快,其电荷由锂离子和电子携带,因此得名。就像一个只有几个门的巨大礼堂一样,让大量的顾客(锂离子)进出是一件漫长的事情。这种现象解释了为什么一些电动汽车(不包括拥有大型电池组的售价109,000美元的特斯拉跑车)可以达到高速,但与内燃机中快速连续的微型爆炸所释放的推进力相比,它们的加速性能较差。离子的缓慢交换也意味着锂离子电池充电缓慢,想想你的手机充电需要多长时间。
 
为了加快速度,M.I.T.的研究人员在磷酸铁锂材料上涂覆了一层离子导体,在这种情况下,离子导体是一层玻璃状的磷酸锂。果然,携带电荷的离子从它们的存储介质中移动得更快;科学家们制造的原型电池在约10到20秒内完全充电。

这一结果给一些电池专家留下了深刻的印象。“我认为这项工作是一项真正令人兴奋的突破,具有明确的商业应用,”斯坦福大学材料科学与工程助理教授Yi Cui说。

据Kang称,已经有两家公司获得了该技术的许可。研究人员不确定这些电池上市后的价格,但Kang表示,考虑到生产成本相对较低,这些电池的价格应该合理。

该研究指出,住宅无法从电网中获得足够的能量来快速充电包含新材料的混合动力汽车电池,尽管用于小工具甚至电动工具的较小电池不应该有这个问题。但Kang表示,未来具有更大功率的路边充电站(销售电力而不是汽油的服务站)可以为汽车解决这个问题。

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