如果你担心电动汽车的可靠性不足以让你到达目的地,宾夕法尼亚州立大学的工程师们正在为你研制一种电池。

研究人员的磷酸铁锂电池的续航里程为250英里,充电时间为10分钟。

据报道自然能源,电池的长寿命和快速充电是由于其热调制能力。电池在充放电时迅速升温至华氏140度,然后在电池不工作时冷却。

“非常快的充电速度可以让我们缩小电池尺寸,而不会引起里程焦虑,”朝阳王说William E. Diefenderfer机械工程主席、化学工程教授、材料科学与工程教授、宾夕法尼亚州立大学电化学发动机中心主任。

里程焦虑,或者对车辆缺乏到达目的地所需的电量的担忧,可以通过一个能自我加热的电池来缓解。

热调制技术或“TM”技术的结果发表在2021年1月的《科学》杂志上自然能源

Wang的中心开发的自热电池,使用一层薄薄的镍箔,一端连接到负极,另一端延伸到电池外面,形成第三个终端。

随着电子流动,电池迅速加热镍箔通过电阻加热和电池内部的温暖。一旦电池内部温度达到140°F,开关打开,电池就准备好了。

Wang说,通过一种自加热的方法,低成本的材料可以用于电池的阴极和阳极。

阴极是热稳定的磷酸铁锂,它不包含任何昂贵和关键的材料,如钴。阳极由超大颗粒石墨制成——这是一种安全、轻、便宜的材料。

自加热方法还减少了锂在阳极上的不均匀沉积,这可能导致危险的锂峰值。

根据王,较小的电池在加热时会产生大量的电力 - 40千瓦时,功率300千瓦。带有此电池的电动车辆可以在3秒内每小时从零到60英里,并像保时捷一样开车,教授。

王说:“这是我们改变环境的方式,而不仅仅是对豪华车的贡献。”“让每个人都买得起电动汽车。”

在采访中金宝搏官网下面,王博士解释了他将如何与电池制造商和汽车制造商合作,让更多的电动汽车上路。

金宝搏官网:是什么阻碍了磷酸铁锂电池的主流使用?

朝阳王博士:磷酸铁锂(LFP)电池的能量密度略低于镍钴锰(NCM)或镍钴铝(NCA)电池;因此,LFP电池还没有被广泛应用于电动汽车,这些汽车被设计成携带大电池,以克服消费者对续航里程的焦虑。如果车载电池很大,LFP电池就太重了。

金宝搏官网:在一个宾州州立大学的新闻稿你说你发明了一种“聪明的”电池。是什么让这个设计变得聪明,它与传统的电池设计有什么不同?

朝阳王博士我们采取了相反的方法,发明了10分钟快速、方便的充电。反过来,我们可以使用小型汽车电池,比如40千瓦时电池,而不用担心里程问题。电池越小,成本越低。

最重要的是,由于车上的电池很小,现在可以使用锂铁磷酸盐材料,这比NMC或NCA更便宜。因此,我们实现了成本的双重节约,一个更小的电池,以更低的整体成本和更低的LFP材料,以更低的单位成本。

10分钟,快速充电LFP电池是通过热调制策略启用的。我们总是在开车或充电前将TM电池预热到~60℃,并且速度很快(30-60秒)。当不使用或车辆关闭时,TM电池会自然冷却。

高温操作显著提高了效率,并允许10分钟的快速[充电],否则在室温下是不可能的。同时,高温操作提供了巨大的放电功率,即一个40千瓦时的电池组输出300千瓦,这足以让一辆汽车在3秒内从0-60英里每小时加速。

你可以看到快速加热——每分钟提高电池温度100°C——是关键;否则是不切实际的。

金宝搏官网:这种电池要在整个电动汽车市场上使用,下一步需要做什么?

朝阳王博士我们将鼓励千兆电池制造商和汽车制造商与我们合作,在汽车上实施和演示TM电池技术,然后进入市场。

金宝搏官网:关于设计的设计是什么?

朝阳王博士:我们的TM电池设计采用了热稳定性极高的LFP阴极和大颗粒石墨阳极,后者也比常规锂离子电池中使用的常规石墨更稳定,更少降解。

金宝搏官网:设计如何解决范围焦虑?难道电池还没电吗?

朝阳王博士: 40千瓦时的TM电池将有一个200英里的范围,但它可以随时延长10分钟的方便充电。(10分钟的休息时间可以去洗手间或喝咖啡)。

因此,应该没有范围焦虑。这就像驾驶一辆汽油车;即使只剩下20英里了,只要有无处不在的快速加油,我们也不会感到紧张。在这种情况下,我们很少需要50加仑的油箱。同样的事情也会发生在电动汽车上。

顺便说一下,我们的40kWh TM电池只需要240kw的充电功率,一个10分钟的能量补充。所以,所有现有的特斯拉增压机,V3额定250千瓦,都可以完成这项工作。事实上,我们可以为特斯拉增压器增加收入,因为他们目前每小时只能生产一辆特斯拉汽车。[如果你有]每小时6辆TM电池,[你可以]增加每个充电器的收入6倍,而不产生额外的安装或资本成本。

其他参与这个项目的宾夕法尼亚州立大学研究人员还有机械工程助理研究教授杨晓光和机械工程博士生刘腾。

美国能源部的能源效率和可再生能源办公室和William E Diefenderfer基金会支持了这项研究。

你觉得呢?这个电池能消除“距离焦虑”吗?请在下方分享你的问题和评论。