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宝马上线娱乐1211con:【解放日报】神奇黑磷可让电动汽车实现快充

时间:2020-10-14 12:28:04 来源:解放日报

中科大团队发表科研新成果,可解电动汽车充电时间长难题


本报见习记者 侍佳妮


  近日,中国科学技术大学季恒星教授研究组与合作者在《科学》杂志发表重大成果,使用全新设计的黑磷复合材料,令兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能,有望解决电动汽车充电时间较长的难题。


  锂电池较高的能量密度,让手机、平板电脑等小型电子设备步入千家万户。2019年诺贝尔化学奖表彰的3位科学家,正是为锂电池发展做出了杰出贡献。从1991年商业化至今,锂电池的主流正负极材料没有太大改变,最常见的锂电池正极为钴酸锂材料,负极是碳材料。而中科大此次科研成果,正是将黑磷这种新材料添加到负极中。“这是国内锂电池研究的重大突破。”上海理工大学博士盛雷评价道。


  黑磷是白磷在高温和高压强下转化形成的黑色的、有金属光泽的晶体,在磷的同素异形体中反应活性最弱,不会在空气中自燃。将黑磷添加到锂电池负极中,能增加电池负极材料的波谱性,聚集更多锂原子,增加电池容量,也能使锂离子更好地在正负极之间穿梭,提高电子穿梭效率。


  在锂电池快充方面,去年美国发布一项前沿成果,在电池负极添加石墨烯以增强充放电性能。我国中科大在电池负极添加黑磷元素,可起到同样的电池性能增强效果。充电快,是人们对锂电池的一大期待,但并不是唯一期待。当前电动汽车锂电池的研究方向主要着重于四点:能量密度、功率密度、充电速度和安全性。“能量密度决定车能跑多远,功率密度决定车能跑多快,安全则是前提。”盛雷说,充电速度一直是国内锂电池研发的短板。无论是石墨烯锂电池,还是中科大研发的新型锂电池,理论上都有望10分钟甚至10秒内充满电。但实验室里可实现的充电速度,现实中能否达到,需要更多研究。同时,配套设施是否跟得上也是个问题,如果以不低于5倍率的电流给锂电池充电,那单根充电线可能要承载近千安培电流,这时若10余辆电动汽车同时充电,总输电线的粗细可能接近电线杆。


  我国期望在2025年前将锂电池单体的能量密度提升至500Wh/kg,现在电池单体的能量密度刚超过300Wh/kg。即使500Wh/kg的能量密度目标实现,还存在电池热安全问题。比如现在将三元锂电池中镍、钴、锰三种材料的比例从之前的5:3:2变为8:1:1,虽能量密度大幅提升,但安全性却降低很多。盛雷补充说,中科大研制的新型锂电池可实现良好的快充功能,但在该型电池的功率密度和热安全性方面还没有详细报道。


  《解放日报》(2020年10月14日8版)

  https://www.shobserver.com/journal/2020-10-14/getArticle.htm?id=301635


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