麻省理工學院(MIT)的研究人員透露,一種新的電池材料能夠讓電池充電的速度比目前筆記本的鋰電池的充電速度快 100 倍。
這項突破性發現能夠讓一塊手機大小的電池在 10 秒鐘內充滿電。
「這項能夠在幾秒鐘而非幾小時內充滿電和放電的技術,有可能開啟一個全新的技術應用,並引起人們生活方式的改變,」材料科學家 Gerbrand Ceder 和Byoungwoo Kang 在本周三的《自然》(Nature) 雜誌上寫道。
一直以來,在能量存儲方面總存在一個取捨:在材料中存儲能量的「多少」和它存儲的「速度」。電池是一種很好的存儲能量的方式(儘管與汽油還有差距),但要將能量存儲進去和釋放出來都相當不易。超電容器(Ultracapacitors)和她的姊妹設備超級電容器(Supercapacitors) 都能夠以非常快的速度傳輸電力,但代價是它們的體積要比同等電量的電池體積大 20 倍。
這種新的電池材料出現正是為了解決這個問題,它的原理是為鋰離子進出鋰磷酸鐵材料創造一個「快速通道」,通過在舊的材料上覆蓋一種特別的塗層,能夠讓鋰離子加速進出電池,速度幾乎超出人們的想像。
國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的 Rob Farrington 稱這種電池傳輸電量的能力「異常顯著」。
不過,問題仍然存在。快速充電雖然很方便,不過 Farrington 指出,它需要傳輸大量的電流到電池,這可能會影響到電池的有效使用壽命。
「高電流意味着更多的熱量,如果電池溫度很高,你不得不問自己一個問題:這對電池的使用壽命會有不利的影響嗎?」他說:「答案是,這會縮短它們的使用壽命。」
MIT 的兩位材料學家在《自然》雜誌上提供的數據只是基於 50 次反覆充電/放電的循環。不過好的一面是,電池的電容量幾乎沒有任何下降。
但就像很多筆記本用戶所了解的,鋰電池的充電循環次數越多,電池能夠存儲的電量就越少。一兩年前能夠支持三四個小時的筆記本電池,現在可能只能夠支撐一個半小時。
在這一點上,超電容器(Ultracapacitors)仍然能夠保持對其他所有電池的優勢。
「有很多應用需要一天之內充電和放電好幾百次,在這一點上超電容器無疑擁有明顯的優勢,」Joel Schindall 表示,他在 MIT 領導研究基於碳納米管的超電容器。
儘管超電容器的製造商已經突襲了這一利基市場,但要在同樣的體積和重量下存儲與鋰離子電池同樣多的電量,對他們仍是一個巨大的挑戰。Schindall 的努力早在 2006 年就已經在《MIT 技術評論》激起波瀾:「一項突破性的技術把電子設備在幾分鐘內完成充電的承諾又了進一步,永遠無需更換電池,以及降低混合動力車的成本。」
但他努力的結果「被拉平了,」Schindall 說。他也表示不知道自己的超電容器何時能夠商用,「我也不確定時間會是一個星期、一個月,還是一年。」
電池,以及各種能量存儲設備,從實驗室都工廠往往都要經歷一個嚴重的縮水過程。我們曾把這個過程比喻為中學食堂——儘管食堂里的廚師總是試圖效仿家庭烹飪和飯店廚房,但為 3000 人做飯和給 30 個人、3 個人下廚有着根本性的不同。更多的時候,你需要的不是如何把這個流程擴大,而是需要一個全新的流程。
不過,兩位科學家對他們的技術前途非常樂觀,他們預計他們的電池能夠在兩至三年內進入市場。這項技術已經已經得到了兩家公司的授權,一家是 A123 Systems ,是通用汽車的 Chevy Volt 電動汽車的合作夥伴;另一家是 Umicore,全球性的電池原材料供應商。


















