自動(dòng)加熱 快速充電電池使電動(dòng)汽車(chē)免受氣候影響

加利福尼亞人不購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)，因?yàn)樗麄兒芸?，他們?gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)，因?yàn)樗麄兩钤跍嘏臍夂颉鹘y(tǒng)的鋰離子電池不能在低于華氏50度的溫度下快速充電，但現(xiàn)在賓夕法尼亞州工程師團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可以自我加熱的電池，無(wú)論外面的寒冷如何都可以快速充電。

“電動(dòng)汽車(chē)在西海岸很受歡迎，因?yàn)樘鞖庥欣?rdquo;賓夕法尼亞州機(jī)械工程助理研究教授楊曉光說(shuō)。“一旦你將它們移到東海岸或加拿大，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)巨大的問(wèn)題。我們證明了電池可以在不受外界溫度影響的情況下快速充電。”

當(dāng)車(chē)主可以在充電站15分鐘內(nèi)給汽車(chē)電池充電時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)加油幾乎相當(dāng)于汽油加油時(shí)間。假設(shè)充電站位置寬松，駕駛員可能會(huì)失去“遠(yuǎn)程焦慮”并長(zhǎng)途跋涉而不必?fù)?dān)心。

此前，研究人員開(kāi)發(fā)出一種可以自我加熱的電池，以避免低于冰點(diǎn)的電力消耗。現(xiàn)在，相同的原理適用于電池，可在所有溫度下進(jìn)行15分鐘的快速充電，即使低至零下45華氏度。

自加熱電池使用薄鎳箔，其一端連接到負(fù)極端子，另一端延伸到電池外部以形成第三端子。當(dāng)溫度低于室溫時(shí)，連接到開(kāi)關(guān)的溫度傳感器使電子流過(guò)鎳箔以完成電路。這通過(guò)電阻加熱迅速加熱鎳箔并使電池內(nèi)部變暖。一旦電池內(nèi)部溫度高于室溫，開(kāi)關(guān)將打開(kāi)，電流流入電池以快速充電。“我們電池的一個(gè)獨(dú)特之處在于它可以進(jìn)行加熱，然后自動(dòng)切換到充電，”王朝陽(yáng)，William E.說(shuō)。

Diefenderfer 機(jī)械工程系主任，化學(xué)工程教授，材料科學(xué)與工程教授，電化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)中心主任。“此外，已經(jīng)在那里的車(chē)站無(wú)需更換?？刂萍訜岷统潆娛窃陔姵貎?nèi)，而不是充電器。”

研究人員在本周的“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上報(bào)告了他們的原型測(cè)試結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，他們的自加熱電池可以在32華氏度時(shí)承受4,500次15分鐘充電，只有20%的容量損失。這提供了大約280,000英里的駕駛和12.5年的壽命，比大多數(shù)保修期更長(zhǎng)。

在相同條件下測(cè)試的傳統(tǒng)電池在50次充電循環(huán)中損失了20%的容量。

鋰離子電池在50華氏度下快速充電時(shí)會(huì)發(fā)生降解，因?yàn)殇囯x子不會(huì)順利地與碳陽(yáng)極結(jié)合，鋰會(huì)沉積在陽(yáng)極表面的尖峰上。這種鋰電鍍會(huì)降低電池容量，但也會(huì)導(dǎo)致電氣尖峰和不安全的電池狀況。目前，長(zhǎng)而緩慢的充電是避免在50華氏度下鍍鋰的唯一方法。

無(wú)論是通過(guò)環(huán)境溫度還是通過(guò)內(nèi)部加熱，加熱到鋰電鍍閾值以上的電池都不會(huì)顯示鋰電鍍并且不會(huì)損失容量。

“這種無(wú)處不在的快速充電方法還將允許制造商使用更輕，更安全的小型電池，”王說(shuō)。