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宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

2021年01月21日 14:57 次阅读

大约12个月前,宾夕法尼亚州立大学的一支研究团队,向我们展示了一款面向电动汽车(EV)的创新电池原型。在诸多特性中,能够在10分钟内补充数百英里续航这一点,显然最受欢迎。不过研究团队并未止步于此,而是通过继续调整相关方法,为其引入了更具吸引力的成本效益。

通常情况下,锂电池有一个最适宜的运行温度区间。然而该校化学工程师团队开发的这款EV原型电池,不仅能够耐受极端的温度、还可在较短的时间内完成充电。

当环境温度过低时,锂离子会在其中一个电极上形成危险的“刺突”(枝晶)。但当温度过高时,锂离子又会导致其它形式的降解。

宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

研究配图-1:电池封装

为使电池能够在极端温度下充电,研究团队选择了将之加热到60℃(140℉),然后迅速冷却的解决方案。通过让薄镍箔附着在负极端子上、并迅速加热电池,短时尖锐的热量可使设备更有效地完成充电。

得益于此,该原型EV电池能够在10分钟内补充200英里(320公里)以上的续航。在维持同等续航的同时,这套快充方案还有助于进一步缩小装置的尺寸。

宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

研究配图-2:电池组能量密度对比

在此基础上,研究人员还在不断尝试新的电池设计,比如可替代的阴极材料。此外原始版本使用了镍钴锰,而改进后的版本使用了磷酸铁锂。

新款EV原型电池使用了相同的工作原理,即通过薄镍箔迅速达到极限温度、然后迅速冷却以完成快速充电,不过新材料还具有两项额外的优点。

宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

研究配图-3:城市与高速路况下的巡航

首先,新原型不再使用稀有、价格昂贵、且开采时对环境和人工有害的钴元素。其次,新材料具有更高的成本效益,有助于让大众电动汽车的售价变得更加平易近人。

首席研究员Chao-YangWang在接受NewAtlas采访时称,他们已经打造出了40kWh的工作原型,且只需10分钟的充电、即可增加200英里(约320公里)的续航。

宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

研究配图-4:不同温度下的快充表现

通过便捷的快充、缩减的尺寸、以及将成本控制到3500美元(约2.26万RMB),新研究有望将电动汽车的动力成本拉低到与汽油发动机相当的水平。

此外该电池能够输出300kW的峰值功率,足以让电动汽车在3秒内完成0-60mph的加速(0-96km/h)。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然能源》(NatureEnergy)期刊上。

原标题为《Thermallymodulatedlithiumironphosphatebatteriesformass-marketelectricvehicles》。
责编AJX

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