宾夕法尼亚州立大学研发廉价EV原型电池

大约 12 个月前，宾夕法尼亚州立大学的一支研究团队，向我们展示了一款面向电动汽车（EV）的创新电池原型。在诸多特性中，能够在 10 分钟内补充数百英里续航这一点，显然最受欢迎。不过研究团队并未止步于此，而是通过继续调整相关方法，为其引入了更具吸引力的成本效益。

通常情况下，锂电池有一个最适宜的运行温度区间。然而该校化学工程师团队开发的这款 EV 原型电池，不仅能够耐受极端的温度、还可在较短的时间内完成充电。

当环境温度过低时，锂离子会在其中一个电极上形成危险的“刺突”（枝晶）。但当温度过高时，锂离子又会导致其它形式的降解。

研究配图 - 1：电池封装

为使电池能够在极端温度下充电，研究团队选择了将之加热到 60℃（140℉），然后迅速冷却的解决方案。通过让薄镍箔附着在负极端子上、并迅速加热电池，短时尖锐的热量可使设备更有效地完成充电。

得益于此，该原型 EV 电池能够在 10 分钟内补充 200 英里（320 公里）以上的续航。在维持同等续航的同时，这套快充方案还有助于进一步缩小装置的尺寸。

研究配图 - 2：电池组能量密度对比

在此基础上，研究人员还在不断尝试新的电池设计，比如可替代的阴极材料。此外原始版本使用了镍钴锰，而改进后的版本使用了磷酸铁锂。

新款 EV 原型电池使用了相同的工作原理，即通过薄镍箔迅速达到极限温度、然后迅速冷却以完成快速充电，不过新材料还具有两项额外的优点。

研究配图 - 3：城市与高速路况下的巡航

首先，新原型不再使用稀有、价格昂贵、且开采时对环境和人工有害的钴元素。其次，新材料具有更高的成本效益，有助于让大众电动汽车的售价变得更加平易近人。

首席研究员 Chao-Yang Wang 在接受 New Atlas 采访时称，他们已经打造出了 40kWh 的工作原型，且只需 10 分钟的充电、即可增加 200 英里（约 320 公里）的续航。

研究配图 - 4：不同温度下的快充表现

通过便捷的快充、缩减的尺寸、以及将成本控制到 3500 美元（约 2.26 万 RMB），新研究有望将电动汽车的动力成本拉低到与汽油发动机相当的水平。

此外该电池能够输出 300kW 的峰值功率，足以让电动汽车在 3 秒内完成 0-60 mph 的加速（0-96 km/h）。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然能源》（Nature Energy）期刊上。

原标题为《Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles》。
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