阿貢推光電融合新機制 加速電池充電且不降低性能
發布時間:2019-12-05 14:40:34
關鍵詞:動力電池鋰電池

美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員開發新機制,加快電動汽車鋰離子電池充電速度。只需將正極暴露在集中的光束下(如氙燈發出的白光),電池充電時間就會縮短一半或更多。


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(圖源:阿貢官網)


據外媒報道,美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員開發新機制,加快電動汽車鋰離子電池充電速度。只需將正極暴露在集中的光束下(如氙燈發出的白光),電池充電時間就會縮短一半或更多。如果投入商用,這項技術或將改變電動汽車的游戲規則。


因為電動汽車充電時間長,或者充電站位置太遠,車主們普遍存在“里程焦慮”。對于推進電動汽車普及化來說,快速充電仍然是關鍵挑戰。現在的超級充電站通過向電池提供大電流,實現快速充電。然而,在過短的時間內輸入過高電流,會降低電池的性能。


通常情況下,車用鋰離子電池充電時,需要一定的時間才能完成電化學反應,包括從氧化物正極中移除鋰,并將其插入石墨負極中。阿貢知名學者Christopher Johnson表示:“我們希望,在不破壞電極的情況下,輸送更大的電流,從而大大縮短電荷反應時間。”


目前,鋰離子電池是在黑暗狀態下工作,電極被封裝在殼體中。相比之下,阿貢推出光輔助技術(photo-assisted),使用透明容器,在充電時通過集中的光束照亮電池電極。研究小組制作帶有透明石英窗的小型鋰離子電池。然后,讓白色的光從窗口照射到正極上,再測試沒有白光的情況。研究人員假設,在充電過程中,白光會與典型的正極材料發生良好的相互作用,并且證實了這點。正極材料是鋰錳氧化物,縮寫為LiMn2O4 (LMO)。


測試結果顯示,光與LMO相互作用,成為加速反應的關鍵因素。作為半導體材料,LMO可以與光發生反應,在充電時吸收光子,錳元素的電荷狀態會從三價態變為四價態(Mn3+變為Mn4+)。因此,鋰離子從正極噴射出來的速度更快,從而加快電池反應。研究小組發現,反應越快,充電速度越快,而且不影響電池性能和循環壽命。Johnson稱:“測試結果顯示,開燈后,電池的充電時間縮短至原來的一半。”


能源前沿研究中心Paul Fenter表示:“這是光和電池技術首次融合的結果,預示著電池創新充電概念的良好發展前景。”


稿件來源: 蓋世汽車網
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