科学探索|Nature刊发华人教授锂电新研究：充电11分钟续航400公里只用加一层薄镍箔 Nature刊发华人教授锂电新研究

电动汽车电池快充技术有了重要突破！新能源汽车快充时代开拓者之一、宾夕法尼亚大学教授王朝阳及其团队研究出一种新方法，让电池充电速度“突飞猛进”：给普通的电动车电池加薄薄一层镍片后，仅需 10 分钟左右，就能充电 70% 。而且这种电池循环寿命高达 2000 次以上：
据研究团队估算，这相当于在每块电池的寿命之内，共计最多可以跑 50 万英里（约 80 万公里）。
（汽车一般跑 60 万公里就报废了）
要知道，虽然电动车势头正猛，但到目前为止，其充电效率仍让众多车主觉得“和理想相距甚远”：
市面上，现有的最先进的机汽车快充也需要 45 至 60 分钟的时间。
所以王朝阳团队的这个新成果，无疑让电动汽车向着真正的“理想快充”前进了一大步！
前几天，相关成果论文已登上了 Nature 。

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IEEE 综览（IEEE Spectrum）表示，用此技术配合快充桩，将是把动力电池小型化，并解决电池供应、原材料匮乏乏和新能源汽车成本问题的最有效手段之一。
那么这个研究团队是如何让电池充电速度飞升的？
【科学探索|Nature刊发华人教授锂电新研究：充电11分钟续航400公里只用加一层薄镍箔】11 分钟，充电 70%
在本研究展开前，王朝阳院士根据先前的成果指出：
电池在一个较高的温度范围内运行得最好，但也不能太热。
所以研究者要做的一件事情就是：把电池的温度控制在准确范围内。不过这也是个难点。
王朝阳说，在早期，他们团队一直通过笨重的外部加热、冷却系统来调节电池温度，这些系统反应缓慢，浪费了大量的能源。
而这次，他们主要从电池的内部入手，通过电池的内部材料来调节其温度。
他们选择了一种富镍层状氧化物（LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2，简称 NMC811）来作电池的阳极。
这种材料具有高比容量和放电电压，以及成本相对较低的优点，所以成了开发新一代高能全固态锂电池“潜力股” 。
但是，NMC811 与固态电解质之间，存在严重的表面电化学、化学和电压不相容等问题。
为了改善这些问题，并提高充电速度，研究人员主要从 3 个角度做出调整:
他们采用了一种叫 ATM 的方法，并且把阳极的孔隙率调节到更大，还把电解质升级成了双盐电解质。
下面细说一下 ATM 。
这里的 ATM 可不是取款机，而是不对称温度调节法（Asymmetric temperature modulation）。
通过这种方法，一方面可以快速预热电池，然后使其在高温下快速充电，并利用热增强的电化学和传输过程来消除锂镀层。
锂镀层容易在快速充电过程中生成，具有许多负作用，比如造成电池容量迅速损失，甚至还有安全风险。
所以消灭它，就减少了许多负面影响。
另一方面，ATM 法还有益于电池的长期稳定，或者说，有益于延长电池寿命。
具体而言就是，在锂离子电池工作过程中，阳极表面会形成一层薄薄的电解质还原产物 SEI（固体电解质中间相），可防止电解质进一步分解，稳定电极和电解质之间的界限。
所以，SEI 是电池稳定性和寿命的重要指标。
但受到电池使用过程中高温因素等的影响，SEI 层会慢慢降解，导致电池容量损失。
而通过 ATM 法，电池只在预热和快速充电期间处于 60℃左右的高温，其他时间温度迅速下降，从而减缓 SEI 的降解速度，延长电池寿命。

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