充电的革命一次次刷新我们的认知

发布于2023-08-05

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记得前几年一则手机广告说的是充电5分钟，通话两小时。石墨烯技术的逐渐成熟，让充电时间越来越短。而科学家多电池储能量也进行了升级。最近科学家研发出一种电池，称汽车充电一次就能开上千公里。如果技术成熟，充电桩的数量能大大减少。

科学家剔除封装单个电池的外壳，用薄片式设计取代圆柱形设计。金属片上涂有能源存储材料，一侧是正极一侧是负极。

根据AAA的报告，美国司机平均每天驾驶汽车行驶30英里（48公里），虽然电动汽车充电一次的续航距离相当于数字的3倍，不过还是有许多人不愿意购买。这就是所谓的里程担忧问题，汽油汽车仍然统治着公路，里程担忧是主要的原因之一，不过一个科学家团队试图化解这个问题。

德国工研院（Fraunhofer-Gesellschaft）移动能源存储系统项目经理沃尔特（Mareike Wolter）与一个团队携手合作，正在研究一种新电池，它可以让电动汽车充电一次续航620英里（1000公里）。

沃尔特介绍称，项目于3年前启动，当时德国工研院与同蒂森克虏伯系统工程（ThyssenKrupp System Engineering）、IAV汽车工程的研究人员聚在一起，讨论如何改进汽车锂电池的能源密度。他们将目光转向了流行的全电动汽车特斯拉，由此开始研究。

特斯拉最新的汽车Model S 100D安装100千瓦时电池组，续航里程约为335英里（540公里）。电池很大，约有16英尺长、6英尺宽、4英寸厚。电池组包含了8000个锂离子电芯，每一个都装在圆柱外壳中，圆柱大约 2-3英寸（6-7厘米）高，直径0.8英寸（2厘米）。

沃尔特告诉Live Science：我们当时就想，如果使用的空间与特斯拉电池是一样的，但是能源密度更高，可以让续航里程达到1000公里，那将是十分棒的一件事。

她认为，要达到目标有一个办法，那就是优化电池材料，让它存储更多的能量；除此之外还有另一种办法，那就是改进系统的整体设计。

每一个电芯大约50%的空间被组件占据，比如外壳、正极、负极、电解质（一种液体，让带电粒子移动）。如果将电芯装进汽车需要的空间更大，因为要用线将电池与汽车的电力系统连接起来。

这种设计浪费空间。沃尔特说，在系统中有许多不活跃的组件，在我们看来，这是一个问题。

于是乎，科学家决定调整电池的整体设计。怎么做的呢？科学家剔除封装单个电池的外壳，用薄片式设计取代圆柱形设计。金属片上涂有能源存储材料，它是用粉末陶瓷和聚合物粘合剂制造的。金属片的一侧是正级，另一侧是负极。

研究人员将所谓的双极性电极一个一个堆叠起来，如同将一张张纸叠起来一样，电极之间用薄薄的电解液分开，里面还有一种材料防止电荷短路。然后科学家将叠起来的薄片封装，规格约为10平方英尺（1平方米），它的上部与下部与汽车电力系统连接。

科学家的最终目标就是开发一个电池系统，空间大小与特斯拉汽车或者其它电动汽车的电池一样。沃尔特称：在相同的空间内我们可以放进更多的电极，存储更多的电能。她还说，研究人员的目标是在2023年之前在汽车上测试系统。

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