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哈佛大学新电池，3分钟充满电，可持续使用20年

已有人阅读此文 - 2022-09-20 11:27 -

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    美国哈佛大学的科学家开发了一种新型固态锂金属电池用于电动汽车，电池有望实现在3分钟内充满电，并可使长期使用20年。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

    目前，初创公司Adden Energy宣布，其已获得哈佛大学技术发展办公室授予的独家技术许可，以促进该技术的商业化。它的目标是将电池减少到手掌大小的“软包电池”，其组件封装在铝涂层薄膜中。

    这种电池使用纯金属形式的锂，而不是市场上电动汽车电池中使用的锂离子。同时，“固态”是指使用固体电极和固体电解质，而不是锂离子电池中的液体或聚合物凝胶电解质。

    在实验室中，该团队的电池原型实现了3分钟的充电速度，并且在生命周期内可以循环使用1万次以上。研究人员表示，目前，即使是同类中最好的电池也只有2000-3000次充电循环，这项技术可能“改变游戏规则”。

    这种新型电池新颖而复杂的设计灵感来自经典的英国三明治。与传统锂离子电池相比，锂金属电池在相同体积内存储的能量要多得多，而充电时间要比传统锂离子蓄电池短得多。但它们很容易形成“树突”——一种微小而刚性的树状结构。树突会在电池中生长，其针状突起部分称为枝晶。这些结构像根一样长入电解质并刺穿分隔阳极和阴极的屏障，这可能导致电池着火。

    三明治的多层结构可以防止枝晶结构的形成。如果把电池想象成一个三明治，第一层是面包（锂金属阳极），然后是生菜（石墨涂层），接着是一层番茄（第一种电解质）和一层培根（第二种电解质），最后是另一层番茄和最后一块面团（阴极）。在这种设计中，树突在“生菜”和“番茄”中，但停止在“培根”中。“培根”屏障阻止树枝晶穿过使短路电池，从而防止故障的发生。

    此外，电池是自我修复的，这意味着其化学成分允许它回填枝晶产生的孔。

    该创业公司表示，清洁能源储存技术的快速发展对应对气候变化至关重要。据估计，仅全球汽车电气化一项就可以将全球温室气体排放量减少16%，而这种“新电池模式”被视为实现这一目标的关键。

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