康奈尔大学开发出可在五分钟内完成充电的新型锂电池。

　　康奈尔大学的工程师们日前开发出了一种新型锂电池，它能在五分钟内完成充电，比市场上的任何同类电池都快，同时还能在长时间的充电和放电循环中保持稳定的性能。这一突破可以缓解驾驶者的“续航焦虑”，因为他们担心电动汽车在不满电的情况下无法长途行驶。
　　负责监督该项目的康奈尔大学工程学院院长、工程学教授林登·阿彻（Lynden Archer）说：“与其他障碍（如电池的成本和性能）相比，续航里程焦虑症是交通电气化的更大障碍。如果能在五分钟内为电动汽车电池充电，那就不再需要550千米续航里程的电池了，就可以选择更小的电池，这可以降低电动汽车的成本，使其得到更广泛的采用。”
　　该团队的论文最近发表在《焦耳》杂志上。论文的第一作者是化学与生物分子工程专业的博士生金硕。
　　锂离子电池是电动汽车和智能手机最常用的动力装置之一。这种电池重量轻、性能可靠，而且相对节能。然而，它们充电需要数小时，而且缺乏处理大电流浪涌的能力。
　　研究人员发现，铟是一种特别有前途的快速充电电池材料。铟是一种软金属，主要用于制造触摸屏显示器和太阳能电池板的氧化铟锡涂层。
　　新研究表明，铟作为电池阳极有两个关键特性：迁移能垒极低，这决定了离子在固态中的扩散速度、交换电流密度适中，这与离子在阳极中的还原速度有关。快速扩散和缓慢的表面反应动力学这两种特性的结合对于快速充电和长时间储存至关重要。
　　“关键的创新之处在于我们发现了一种设计原理，可以让电池阳极上的金属离子自由移动，找到合适的配置，然后才参与电荷存储反应。”阿彻说，“最终结果是，在每个充电周期中，电极都处于稳定的形态。这正是我们的新型快速充电电池能够在数千次循环中反复充放电的原因所在。”
　　这项技术与道路上的无线感应充电技术相结合，将缩小电池的体积和成本，使电动交通工具成为驾驶者更适合的选择。
　　然而，这并不意味着铟阳极是完美的，甚至是实用的。阿彻说：“虽然这一成果令人兴奋，因为它告诉我们如何获得快速充电电池，但铟是很重的。这就为计算化学建模提供了一个机会，也许可以利用生成式人工智能工具，了解还有哪些轻质材料的化学成分可以达到同样低的达姆克勒数。例如，是否有我们从未研究过的金属合金具有所需的特性？这就是我感到满意的地方，因为有一个普遍原理在起作用，让任何人都能设计出更好的电池阳极，实现比最先进技术更快的充电速率。”（航柯）