一项来自韩国的电池技术突破,可能将彻底改变电动车的使用体验,让充电时间从小时级缩短到分钟级。
近日,韩国科学技术院(KAIST)与LG新能源公司联合宣布,他们开发出了一种新型锂金属电池电解质技术,能够在12分钟内完成电动汽车充电,续航里程可达804公里。
这项技术的突破点在于解决了长期困扰锂金属电池的“枝晶”问题。研究人员通过一种“抑制内聚力的新型液态电解质”,确保锂在阳极上均匀沉积,即使在快速充电过程中也能有效抑制枝晶形成。
01 枝晶难题,锂金属电池的商业化障碍
与主流锂离子电池使用石墨阳极不同,锂金属电池采用纯锂金属阳极,能量密度显著更高。
但多年来,枝晶问题一直阻碍其商业化进程。枝晶是充电过程中在阳极表面形成的树枝状锂晶体,不仅会降低电池性能,还可能刺穿隔膜导致短路,带来安全隐患。
枝晶问题被称为电池领域的“百年难题”,它使得锂金属电池虽然在理论上性能优异,但在实际应用中却无法发挥潜力。
02 突破机理,界面内聚力的均匀化
韩国研究团队通过深入机理研究,发现枝晶生长由“锂金属表面不均匀的界面内聚力”触发。
基于这项发现,团队创新性地开发出一种“抑制内聚力的新型液态电解质”,其阴离子结构对锂离子结合亲和力较弱,从而确保锂在阳极上均匀沉积。
这种新型电解质利用弱结合阴离子结构有效抑制枝晶生长,即使在快速充电条件下仍保持电极界面稳定。
03 惊人性能,超快充电与超长续航
实验室测试数据显示,搭载该电解质的电池在超过350次循环中表现出色,可在12分钟内从5%电量充至70%。
通过建模验证,高密度电池设计(能量密度达386 Wh/kg)可在17分钟内完成从10%到80%的充电。
这意味着电动汽车的续航里程可达800公里,电池寿命超过30万公里。
04 产学研合作,四年磨一剑
这项突破是产学研合作的成果。LG能源解决方案与KAIST通过前沿研究实验室(FRL)进行了四年合作研究才取得这一突破。
LG能源解决方案首席技术官金载英表示:“我们与KAIST的合作正在产生有意义的成果。我们将继续加强产学研协作以解决技术挑战”。
研究成果已经发表在权威期刊《自然·能源》上,得到了学术界的认可。
05 全球竞争,中国技术也在快速发展
作为参考,国内刚上市的全新小鹏P7集成800V高压平台、820km续航与5C超充AI电池,10分钟即可补能525km,SOC 10%-80%充电仅需11分钟。
中国的东南大学研究人员最近也开发出一种名为1,3-二硫烷的电解质添加剂,在实验室测试中实现了超过3300次的长循环寿命。
全球多个研究团队都在竞相解决锂金属电池的枝晶问题,竞争异常激烈。
06 前景与挑战,从实验室到量产之路
虽然实验室结果令人鼓舞,但从实验室到量产之路仍然充满挑战。锂金属电池的商业化进程仍然需要时间验证其稳定性和安全性。
行业专家指出,实验室环境与控制的大规模生产线存在显著差异。新材料和工艺的成本、耐用性以及在不同气候条件下的表现都需要进一步验证[citation:9。
这项技术何时能真正应用于量产电动车,成本如何,是否适应各种环境,仍需观望。
实验室数据显示,这款新电池在350次充电循环后依然性能稳定,12分钟可从5%电量充至70%。模型预测,量产版本更可在17分钟内完成10%到80% 的充电。
全球电动汽车电池市场主要由宁德时代、LG新能源、松下等企业主导。这项技术突破可能改变市场格局,韩国电池企业可能获得更多订单,尤其是来自欧美车企的合作。
对于期待电动车续航更长、充电更快的消费者来说,未来确实多了一分光明。
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