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。
