麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)明了一項(xiàng)充電材料表面處理技術(shù)，采用新技術(shù)的鋰離子電池可在幾秒內(nèi)完成充電。

一塊鋰電池完成充電一般需要6分鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間。但傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰材料在經(jīng)過(guò)表面處理生成納米級(jí)溝槽后，可將電池的充電速度提升36倍(僅為10秒)。

實(shí)現(xiàn)快速充電的MIT電池用材樣品

采用該項(xiàng)技術(shù)的鋰電池亦具有高放電速度，因此可用于油電混合汽車(chē)的加速，使油電混合汽車(chē)的速度可趕上采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)。

MIT已對(duì)該項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利并授權(quán)給了兩家公司。MIT研究人員表示，由于這項(xiàng)新技術(shù)是在現(xiàn)有鋰離子電池基礎(chǔ)上的改進(jìn)，不需要新材料，所以?xún)赡旰缶蛯?huì)有商用產(chǎn)品推出。

由GerbrandCeder教授指導(dǎo)的博士生ByoungwooKang表示，“通過(guò)對(duì)磷酸鐵鋰材料表面進(jìn)行處理可使鋰離子迅速移動(dòng)列隊(duì)進(jìn)入通道并被迅速傳送至終端”。

幾年前，Ceder在用計(jì)算機(jī)對(duì)鋰離子電池所用材料進(jìn)行仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)，鋰離子的傳送速度應(yīng)該比之前想象的要更快。在隨后的深入仿真研究后發(fā)現(xiàn)：因磷酸鐵鋰材料表面可將鋰離子送往塊體材料(bulkmaterial)內(nèi)部的通道數(shù)量有限，從而導(dǎo)致充電過(guò)程中鋰離子的傳送速度受到了制約。

通過(guò)積累多年經(jīng)驗(yàn)，Kang和Ceder發(fā)現(xiàn)：對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行表面處理使其生成間隔僅5納米的多條凹槽，可將鋰離子的傳送速度提高36倍。

“通過(guò)采用這項(xiàng)技術(shù)，電池充電將不再受鋰離子傳送速度的制約。這意味著以后鋰電池不僅可以更快速地完成充電，也可以更快速完成放電”。

研究人員表示，今后采用這一技術(shù)的手機(jī)和其他小型裝置用鋰電池將可在幾秒內(nèi)完成充電。對(duì)于新興的電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)來(lái)講，這意味著屆時(shí)電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)速將可以提升到與燃?xì)馄?chē)相媲美。

將這項(xiàng)充電技術(shù)用于現(xiàn)有鋰電池基材并推出產(chǎn)品需要兩年時(shí)間，在此期間可對(duì)用于電動(dòng)汽車(chē)(electriccar)的家用充電器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以使其能處理能量的快速傳送。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)講，車(chē)用電池在家中的充電速度不僅受到電池本身的限制也受業(yè)主家中電力情況的限制。

迄今為止的測(cè)試表明，磷酸鐵鋰材料經(jīng)納米級(jí)表面處理之后和塊體材料一樣持久耐用，可以重復(fù)充電和放電而不會(huì)因老化影響充電效果。

MIT研究經(jīng)費(fèi)來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NationalScienceFoundation)、材料研究科學(xué)與工程中心和美國(guó)能源部主持的先進(jìn)運(yùn)輸用電池計(jì)劃。