锂离子电池充电新思路

  美国能源部阿贡国家实验室的研究人员报告了一种加速电动汽车锂离子电池充电的新机制。简单地将阴极暴露在聚光光束下--例如，氙灯发出的白光--使电池充电时间降低了两倍或更多。如果商业化，这种技术可能会改变电动汽车的游戏规则。

  锂离子电池充电新思路

  电动汽车的车主很清楚“距离焦虑症”，因为充电水平很低，或者最近的充电站的位置似乎太远了。如果这些车辆想要占领运输市场的很大一部分，快速充电仍然是一个关键的挑战。空车充电通常需要8个小时左右。

  现在有专门的增压站，通过向电池提供更高的电流来实现电动汽车的超快充电。然而，过大的电流过短的一段时间，会降低电池的性能。

  通常，汽车用锂离子电池需要缓慢充电才能得到完整的电化学反应.这一反应涉及从氧化物阴极中除去锂并将其插入石墨阳极。

  “我们希望大大缩短这种电荷反应，而不会破坏由此产生的高电流流产生的电极，”Argonne杰出研究员、化学科学和工程部组长克里斯托弗·约翰逊(Christopher Johnson)说。

  今天的锂离子电池工作在黑暗状态，电极放在一个箱子里。阿贡的照片辅助技术将使用一个透明的容器，允许浓缩。灯充电时照亮电池电极。

  为了探索充电过程，研究小组制作了带有透明石英玻璃的小型锂离子电池(“硬币电池”)。然后，他们了这些细胞是否有白光透过窗户照射到阴极。

  “我们假设，在充电过程中，白光在我们的电池中证明了这一点。“约翰逊说，这种阴极材料是一种锂锰氧化物，简称lin。2O4(LMO)。

  这种有利反应的关键成分是光与LMO的相互作用，LMO是一种已知与光相互作用的半导体材料。在电荷过程中吸收光中的光子时，LMO中的锰元素将其电荷状态从三价转变为四价态(Mn)。3+致Mn4+)。作为响应，锂离子从阴极喷射出的速度比没有光子激发过程时要快.

  这种情况加速了电池的反应。研究小组发现，反应越快，充电速度越快，电池性能和循环寿命就不会降低。约翰逊说：“我们的细胞显示，随着灯的开启，充电时间减少了两倍。”

  研究小组作为电化学能源科学中心(CEES)的一部分进行了这项工作，该中心是由Argonne领导的能源部能源前沿研究中心(EFRC)的一部分。

  CEES主任兼化学科学与工程部高级物理学家PaulFenter说：“这项研究是一个很好的例子，说明CEES理解锂离子电池电极过程的目标是如何推动影响技术的关键进展的。”“这是EFRC项目能够实现的转型影响的象征。”

  约翰逊补充说：“这是第一次发现光和电池技术被合并，这一交叉点预示着电池创新充电概念的未来将是一个好兆头。“

  能源部能源效率和可再生能源办公室的车辆技术办公室已将快速充电确定为确保大规模采用电动汽车目标是15分钟。充电时间，这项研究可能是实现这一目标的关键。

  这项研究出现在自然通讯，标题为“加速摄影”快速充电的锂离子电池."