幾年內電動汽車充電速度將翻5倍？新研究揭示電池重要損傷機制

鋰離子電池由於能量密度高、重量輕、壽命長等優點，是電動汽車的熱門選擇，然而充電問題一直阻礙着電動汽車的發展。強如特斯拉的超級快充，給車輛充電至80%容量也需要大約40分鐘。不過，一項新研究有望改變這一點。

研究於1月22日發表在《焦耳》上，標題為“Interplay of Lithium Intercalation and Plating on a Single Graphite Particle”(單一石墨顆粒嵌鋰與鍍鋰的相互作用)，通訊作者為麻省理工學院化學工程系的Martin Z. Bazant。

鋰離子電池的充電速度受到一種被稱為“鋰析出”的現象阻礙。這種現象是鋰離子太快進入石墨顆粒時發生的一種副作用。

研究人員將鋰離子電池的工作原理比作乒乓球在桌子上來回擊飛。在充電過程中，“球”從正極移動到負極。充電速度與球的移動速度相似。高解釋説，鋰離子移動過快，電池中的石墨顆粒無法捕捉鋰離子時，就會發生鋰析出。

充電時，這可能導致電池着火或爆炸，因而限制了電池充電的速度。它也會嚴重降低電池性能，限制電池壽命。

研究團隊設計了一個實驗，可以直觀地看到充電過程中負極發生了什麼。通過這個過程，他們揭示了控制電池充電過程中石墨顆粒中鋰析出現象的重要物理機制，對電池運行中的鋰析出進行了預測。”

研究人員認為，新發現可以幫助產業界製造出比正常充電速度快5倍的汽車電池，可能只需10分鐘左右充電時間，而無需擔心危險。同樣，智能手機也可以在10分鐘內充滿電。他們表示，或許只要3-5年，就能看到電池性能更好的手機，5-10年內就能在電動汽車上看到。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料：

【1】https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30619-X

【2】https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/uou-ryb032321.php