12分钟充满100 革命性锂硫电动车电池有:望消除里《程焦——虑》

2025-07-25 12:06:37      来源:青岛新闻网

一项最新研究阐述了锂硫电池如何可能最终突破当今锂离子电池在充电速度和性能上的限制。

在全球向电动出行转型的过程中,电池所需的充电时间仍然是电动汽车(EV)面临的一个重大障碍。

当今的锂离子电池需要20到30分钟才能从20%充至80%,而完全充满电通常耗时更久,并且高速充电会随着时间推移损耗电池单元。

然而,基尔大学(KielUniversity)的一项新国际研究表明,锂硫电池(LSBs)可能很快将改写这些局限。

12分钟充满100%

由德国基尔大学的莫扎法尔·阿卜杜拉希法尔(MozaffarAbdollahifar)博士协调、最近发表在《先进能源材料》上的国际研究概述了锂硫电池(LSBs)如何可能最终克服当今锂离子电池系统在速度和性能上的限制。

基于对数百项最新研究的分析,来自德国、印度和中国台湾的研究人员提供了一份路线图,展示了锂硫电池如何能够实现30分钟以内的充电时间(某些情况下甚至可能低至12分钟),同时提供更高的能量密度和更强的安全性。

锂硫电池设计的核心是硫正极与金属锂负极的组合。这种组合的理论容量高达每公斤2600瓦时(Wh/kg),接近传统锂离子电池能量密度的十倍。

对于电动汽车而言,这意味着单次充电的续航里程显著延长,这是消除消费者里程焦虑的关键一步。硫是一种安全、环保的材料,既便宜又易得。与供应链脆弱且存在伦理问题的钴和镍相比,这使其成为一个极具吸引力的选择。

锂硫电池的挑战

然而,锂硫电池技术面临着重要挑战。硫的导电性差,因此需要与碳基材料混合以有效传导电荷。这些材料增加了设计的重量和复杂性。此外,硫正极在充放电循环中会发生高达80%的体积膨胀和收缩,降低了机械稳定性并缩短了电池的使用寿命。

或许最棘手的问题是“穿梭效应”(shuttleeffect),即中间产物多硫化锂化合物在正负极之间迁移,引发不必要的副反应并导致效率损失。这个问题不仅会降低性能,还会在长期循环中造成不稳定性。

另一个主要挑战是锂金属负极上的枝晶形成。这些微小的针状结构在反复充电循环中生长,可能导致短路,在某些情况下甚至引发电池起火。正如主要作者雅各布·奥夫曼(JakobOffermann)所解释的那样,防止枝晶生长对于确保下一代电池的安全性和可靠性至关重要。

解决方案与进展

该综述研究指出了实现快速充电锂硫电池同时保持安全性和高性能的科学与工程策略。

一个关键重点是使用先进的碳基材料(如石墨烯、纳米管和多孔活性炭结构)来增强正极设计,以改善电子和离子的传输。其他进展包括使用催化材料(如金属氧化物和单原子催化剂)来加速硫转化反应并抑制穿梭效应。研究人员还在探索改进隔膜和高浓度电解质,以限制多硫化物的迁移并实现快速的离子交换。

稳定锂负极仍然是优先事项。正在测试保护性表面涂层和工程化的3D锂结构,以抑制枝晶形成并延长电池寿命。同时,研究人员正在试验新型硫形态,如单斜晶系γ-硫(monoclinicgamma-sulfur),它可能实现直接的固态反应,从而有效完全绕过穿梭效应。

人工智能(AI)

人工智能正越来越多地用于优化这种复杂的材料格局,预测能在能量密度、稳定性和充电速度之间提供最佳平衡的组合。

据阿卜杜拉希法尔博士称,早期原型已经展现出令人鼓舞的性能,在实际充电速率下实现了约2mAh/cm²的能量密度。“我们的分析表明,实现低于30分钟,某些情况下甚至低于15分钟的快速充电时间是现实的,同时还能提高容量,”他说。“但要让锂硫电池真正超越锂离子系统,仍需在材料负载和结构集成方面进一步改进。”

国际合作与未来展望

这项研究通过国际合作得以实现,得到了德国联邦教育与研究部(BMBF)、欧盟区域发展基金、印度希夫·纳达尔杰出学府(ShivNadarInstitutionofEminence)以及台湾地区科学主管部门的支持。这项跨学科的努力涵盖了材料科学、电化学、纳米技术和能源工程,为应对储能领域最紧迫的挑战之一指明了整体解决方向。

目前,在喝杯咖啡的时间内为电动汽车充满电仍然是一个未来的愿景。但由基尔大学领导的团队提出的路线图若被证明成功,这个未来可能比预期更快到来,为正在迅速超越化石燃料的世界提供充电更快、更清洁、更安全且更持久的电池。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!

  坚持因地制宜、科学抗旱,河库灌区及时开闸放水,增加流量,采取疏通渠道、维修涵闸等措施,做到远送多浇、有水可浇;引黄灌区根据抗旱需水情况,及时开闸放水,争取多引黄河水;平原灌区发挥机电井作用,采取有效措施保障机井通电,并组织投入各类排灌机械179.4万台,努力增加抗旱播种面积。丘陵岗区利用坑、塘、堰、坝等小型水利工程组织抗旱播种。夏播以来,全省累计抗旱浇水7977.3万亩次,播种进度与常年相当。

责编:王淑贞编辑

用了很久苹果手机才发现的功能

  十二届四川省委科技委员会第一次会议,有多个重要议题,包括“学习中央科技委员会有关会议精神”“审议《省委科技委员会工作规则》等文件”。

男子奸杀岁女童前欠网贷心生烦躁

  受高空低槽东移影响,16日河南省有分散性阵雨、雷阵雨,雨量分布不均,中西部局部中雨或大雨,并伴有短时强降水、雷暴大风等强对流天气。

于东来官宣将关闭多家门店

  最近两起企业补税事件引起市场关注。一是湖北枝江酒业股份有限公司被要求补税8500万元,因这笔税款被追溯至1994年,使得税务“倒查30年”成为舆论焦点。二是宁波博汇化工科技股份有限公司3月份收到当地税务要求补税5亿元的通知,最近企业宣布停产。上述两起事件,引起了一些企业人士的担忧。这些担忧包括是否存在全国性查税,不少企业担忧如果倒查多年需要补税,这对于经营困难的当下无疑是“雪上加霜”。跟多位省级、市级税务人士交流得知,目前并没有全国性查税部署。一些地方根据当地税收大数据风险提示等对个别企业查税,是日常工作,也是税务部门正常履职。毕竟税务部门主要负责税收、社会保险费和有关非税收入的征收管理,发现偷逃税、少缴税行为,理应依法制止,否则就是渎职。(第一财经)

说歌手拿了第七我挺不爽的

  农业农村部派出3个由司局级干部带队的工作组和7个科技小分队,赴河北、山西、江苏、安徽、山东、河南、陕西7省,指导各地做好抗旱准备和应对工作,保质保量完成夏收夏播。

丝路友谊偕行致远

  国家防灾减灾救灾委员会办公室、应急管理部会同国家粮食和物资储备局向河北、山西、内蒙古、山东、河南5省(区)调拨3万件中央救灾物资,支持地方做好抗旱救灾各项工作。

对何炅年龄有了实感

  近些年我们也能看到这些举措,中国推出大规模减税降费政策,有不少是长期执行的制度性政策。比如为消除重复征税,营业税改为增值税;增值税基本税率从17%降至13%;个人所得税也通过扩大税率级距、增加专项附加扣除、提高起征点,实际降低了税负;城镇职工基本养老保险单位缴费比例降至16%等。/p>

最难喝的奶茶

  兰州和乌鲁木齐之前都只有一条跑道,因起降架次多,乌鲁木齐一直是国内最繁忙的单跑道机场之一。扩建后可以极大缓解这几座机场的现有压力。/p>

以色列和伊朗手里还有多少底牌

  [环球时报报道 记者 倪浩]8月3日,郑钦文夺得2024巴黎奥运会网球女单冠军,实现中国选手在该项目上的历史性突破,也点燃了民众参与网球运动的热情,网球热度随之大涨。接受《环球时报》记者采访的专家认为,体育明星与体育经济会形成正向反馈:体育明星的示范效应会提振相关体育产业、吸引更多人参与到运动中来,大众的广泛参与则会成为“未来明星运动员”诞生的基石。