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通过磁铁制造功率更大的电动汽车电池

发布时间:2022/11/9 阅读:2319

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德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员表示,一个更厚的电极,通过磁优化的离子路线,可以使充电更快,充电之间的功率更大。


研究人员制造了一种具有‘快速通道’排列的电极,以提高充电速度和续航里程。


研究人员发现了一种独特的方法,通过使用磁铁来避免目前使用的锂离子电池的一些常见问题,使电动汽车(EV)电池一次充电即可将当前的续航里程提高一倍。


德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究小组为锂离子电池制造了一种新型电极:由于使用了商用磁铁,这种电极更厚。研究人员说,这种磁铁用来形成一种最有利于离子通过电极的排列方式。


研究人员表示,在制造过程中产生的对齐对于实现性能增益是必要的,例如,生产更大功率和更快速度充电。


通常,更厚的电极会迫使离子移动更长的距离,这会导致充电时间变慢。研究人员表示,其原因之一是构成电极材料层的典型水平对齐,迫使离子形成呈蛇形移动。


快速通道

研究人员在电极中为锂离子制造了一条更快的途径,电极由薄的二维(2D)材料组成,这些材料堆叠起来形成厚度。他们通过磁场垂直操纵材料的方向,为离子穿过电极制造一条“快速通道”。


该项目的负责人、德克萨斯大学奥斯汀分校的沃克机械工程学院(Walker Department of Mechanical Engineering )和德克萨斯材料研究所(Texas Materials Institute)的Guihua Yu教授表示,二维材料非常适合制造用于高速储能的新型电极,因为他们仅需要几纳米的厚度即可实现快速电荷传输。


他表示:“然而,对于基于厚电极设计的高能电池,将重新堆叠的纳米层作为组成部分可以会导致电荷传输的严重瓶颈,难以实现高能与快充。”


Yu研究小组的研究生Zhengyu Ju在新闻采访中表示:电极的独特垂直结构发挥了作用,导致电极“表现出卓越的电化学性能”。高机械强度和高导电性也有助于提高性能。


概念证明

研究人员不仅对商用电极测试,还通过相同材料用于试验控制制作了一个水平排列的电极。


在测试中,他们发现与使用现有商用电极电池相比,其垂直排列的电极可能有助于电动汽车单次充电达到两倍续航里程。此外,他们表示,与充电两个半小时的水平电极相比,他们能够在30分钟内将垂直厚电极充电达到50%的能量水平。


研究人员将其相关论文发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》杂志上。


研究人员表示,该项目还处于早期阶段,对于电动汽车提高性能的这种类型电极研究,还有许多需要探索和扩展的地方。


他们表示,该项目的目标是扩大电极层的垂直组织,然后将其应用于其他材料制成的不同类型的电极。研究人员希望整个行业可以采用这种方法,以制造更快充且高能的电动汽车电池。


中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.11.4