未来电动汽车充满电只需五分钟新型电动汽车电池材料可显着缩短充电时间

随着世界转向电动交通方式以减少碳排放，电池已成为发展的重点领域。作为车辆的动力源，电池需要始终提供峰值功率和高续航能力。虽然充电时间长使得向电动汽车的转变没有吸引力，但作为关键部件，电池还必须足够便宜以鼓励采用电动汽车。尽管在开发锂离子电池方面取得了进展，但固态电池(SSB) 作为替代品也受到了关注。

日本横滨国立大学和澳大利亚悉尼新南威尔士大学的研究人员合作开发了一种可用于固态电池的新型电极材料。因此，电极在多次充电和放电循环后不会减少，可以帮助制造用于电动汽车的耐用电池。该研究发表在《自然材料》杂志上。

固态电池的问题

与传统的锂离子电池不同，SSB 没有液体电解质，而是完全由固体材料制成，因此得名。这项技术的主要优点是安全，因为 SSB 即使被刺破也不会泄漏有毒化学物质。然而，由于耐用性问题，它们的广泛采用受阻。

在充电和放电过程中，当锂离子从 SSB 的电极插入或脱出时，材料的晶体结构会发生变化，最终会膨胀和收缩，具体取决于充电周期。体积的变化会破坏电极和固体电解质之间的界面，并导致晶体化学发生不可逆的变化。

研究人员是如何解决的

日本横滨国立大学教授 Naoaki Yabuuchi 带领的研究团队探索了一种用于 SSB 正极的新材料。该团队将注意力集中在 Li _8/7 Ti _2/7 V _4/7 O _{2 上，这是一种由钛酸锂 (Li 2} TiO ₃ ) 和二氧化锂钒 (LiVO ₂ )部分组成的二元系统。

当球磨成纳米颗粒尺寸时，由于在充电和放电过程中可以可逆地插入和提取大量锂离子，该材料具有高容量。

与以前用于正极的材料不同，新研究的材料在完全充电或放电时占据相同的体积。研究人员发现，这种独特的特性是由于充电和放电过程中发生的两种独立现象的良好平衡。

当锂离子从电极中移出时，晶体结构的自由体积增加，导致其收缩；然而，一些钒离子进入这些新腾出的空间并获得更高的氧化态。此后与氧气的排斥相互作用导致晶格结构膨胀，从而保持电极的尺寸。

研究人员在容量为 300mAh/g 的 SSB 中试用了他们的新材料。进行了 400 多次充电和放电循环，但电极没有显示退化迹象。通过进一步改进电极材料，研究人员希望制造出适用于电动汽车的电池。

长寿命和高性能固态电池的开发将解决电动汽车的一些问题。未来，电动汽车充满电可能只需五分钟。获 取 更多硬科技 前沿访问：https://byteclicks.com