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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?。傳統(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?,F(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。控制加熱和充電是在電池內(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)。
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