自動加熱 快速充電電池使電動汽車免受氣候影響

加利福尼亞人不購買電動汽車，因為他們很酷，他們購買電動汽車，因為他們生活在溫暖的氣候。傳統(tǒng)的鋰離子電池不能在低于華氏50度的溫度下快速充電，但現(xiàn)在賓夕法尼亞州工程師團隊已經(jīng)開發(fā)出一種可以自我加熱的電池，無論外面的寒冷如何都可以快速充電。

“電動汽車在西海岸很受歡迎，因為天氣有利，”賓夕法尼亞州機械工程助理研究教授楊曉光說。“一旦你將它們移到東海岸或加拿大，就會出現(xiàn)一個巨大的問題。我們證明了電池可以在不受外界溫度影響的情況下快速充電。”

當車主可以在充電站15分鐘內(nèi)給汽車電池充電時，電動汽車加油幾乎相當于汽油加油時間。假設(shè)充電站位置寬松，駕駛員可能會失去“遠程焦慮”并長途跋涉而不必擔(dān)心。

此前，研究人員開發(fā)出一種可以自我加熱的電池，以避免低于冰點的電力消耗?，F(xiàn)在，相同的原理適用于電池，可在所有溫度下進行15分鐘的快速充電，即使低至零下45華氏度。

自加熱電池使用薄鎳箔，其一端連接到負極端子，另一端延伸到電池外部以形成第三端子。當溫度低于室溫時，連接到開關(guān)的溫度傳感器使電子流過鎳箔以完成電路。這通過電阻加熱迅速加熱鎳箔并使電池內(nèi)部變暖。一旦電池內(nèi)部溫度高于室溫，開關(guān)將打開，電流流入電池以快速充電。“我們電池的一個獨特之處在于它可以進行加熱，然后自動切換到充電，”王朝陽，William E.說。

Diefenderfer 機械工程系主任，化學(xué)工程教授，材料科學(xué)與工程教授，電化學(xué)發(fā)動機中心主任。“此外，已經(jīng)在那里的車站無需更換。控制加熱和充電是在電池內(nèi)，而不是充電器。”

研究人員在本周的“美國國家科學(xué)院院刊”上報告了他們的原型測試結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，他們的自加熱電池可以在32華氏度時承受4,500次15分鐘充電，只有20%的容量損失。這提供了大約280,000英里的駕駛和12.5年的壽命，比大多數(shù)保修期更長。

在相同條件下測試的傳統(tǒng)電池在50次充電循環(huán)中損失了20%的容量。

鋰離子電池在50華氏度下快速充電時會發(fā)生降解，因為鋰離子不會順利地與碳陽極結(jié)合，鋰會沉積在陽極表面的尖峰上。這種鋰電鍍會降低電池容量，但也會導(dǎo)致電氣尖峰和不安全的電池狀況。目前，長而緩慢的充電是避免在50華氏度下鍍鋰的唯一方法。

無論是通過環(huán)境溫度還是通過內(nèi)部加熱，加熱到鋰電鍍閾值以上的電池都不會顯示鋰電鍍并且不會損失容量。

“這種無處不在的快速充電方法還將允許制造商使用更輕，更安全的小型電池，”王說。