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    通過磁鐵制造功率更大的電動汽車電池

    放大字體  縮小字體 發布日期:2022-11-07
     

    德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員表示,一個更厚的電極,通過磁優化的離子路線,可以使充電更快,充電之間的功率更大。

    研究人員制造了一種具有‘快速通道’排列的電極,以提高充電速度和續航里程。

    研究人員發現了一種獨特的方法,通過使用磁鐵來避免目前使用的鋰離子電池的一些常見問題,使電動汽車(EV)電池一次充電即可將當前的續航里程提高一倍。

    德克薩斯大學奧斯汀分校的一個研究小組為鋰離子電池制造了一種新型電極:由于使用了商用磁鐵,這種電極更厚。研究人員說,這種磁鐵用來形成一種最有利于離子通過電極的排列方式。

    研究人員表示,在制造過程中產生的對齊對于實現性能增益是必要的,例如,生產更大功率和更快速度充電。

    通常,更厚的電極會迫使離子移動更長的距離,這會導致充電時間變慢。研究人員表示,其原因之一是構成電極材料層的典型水平對齊,迫使離子形成呈蛇形移動。

    快速通道

    研究人員在電極中為鋰離子制造了一條更快的途徑,電極由薄的二維(2D)材料組成,這些材料堆疊起來形成厚度。他們通過磁場垂直操縱材料的方向,為離子穿過電極制造一條“快速通道”。

    該項目的負責人、德克薩斯大學奧斯汀分校的沃克機械工程學院(Walker Department of Mechanical Engineering )和德克薩斯材料研究所(Texas Materials Institute)的Guihua Yu教授表示,二維材料非常適合制造用于高速儲能的新型電極,因為他們僅需要幾納米的厚度即可實現快速電荷傳輸。

    他表示:“然而,對于基于厚電極設計的高能電池,將重新堆疊的納米層作為組成部分可以會導致電荷傳輸的嚴重瓶頸,難以實現高能與快充。”

    Yu研究小組的研究生Zhengyu Ju在新聞采訪中表示:電極的獨特垂直結構發揮了作用,導致電極“表現出卓越的電化學性能”。高機械強度和高導電性也有助于提高性能。

    概念證明

    研究人員不僅對商用電極測試,還通過相同材料用于試驗控制制作了一個水平排列的電極。

    在測試中,他們發現與使用現有商用電極電池相比,其垂直排列的電極可能有助于電動汽車單次充電達到兩倍續航里程。此外,他們表示,與充電兩個半小時的水平電極相比,他們能夠在30分鐘內將垂直厚電極充電達到50%的能量水平。

    研究人員將其相關論文發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜志上。

    研究人員表示,該項目還處于早期階段,對于電動汽車提高性能的這種類型電極研究,還有許多需要探索和擴展的地方。

    他們表示,該項目的目標是擴大電極層的垂直組織,然后將其應用于其他材料制成的不同類型的電極。研究人員希望整個行業可以采用這種方法,以制造更快充且高能的電動汽車電池。

     

    中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯

    2022.11.4

     
    關于我們:中國化學與物理電源行業協會(China Industrial Association of Power Sources,縮寫:CIAPS) 是由電池行業企(事)業單位自愿組成的全國性、行業性、非營利性的社會組織。協會成立于1989年12月,現有530多家會員單位,下設堿性蓄電池與新型化學電源分會、酸性蓄電池分會、鋰電池分會、太陽能光伏分會、干電池工作委員會、電源配件分會、移動電源分會、儲能應用分會、動力電池應用分會和電池隔膜分會等十個分支機構。
    本會專業范圍包括:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋅錳堿錳電池、鋰一次電池、鋰離子電池、太陽電池、燃料電池、鋅銀電池、熱電池、超級電容器、溫差發電器及其他各種新型電池、電池系統解決方案,以及各類電池用原材料、零配件、生產設備、測試儀器和電池管理系統等。

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