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1、電動(dòng)汽車(chē)配上快速充電電池
呂吉爾/編譯
久違的電動(dòng)車(chē)拼圖重新出現(xiàn)
現(xiàn)在，你以10. 9萬(wàn)美元的價(jià)格可以從加利福尼亞州圣卡洛斯市的特斯拉汽車(chē)公司購(gòu)買(mǎi)一輛時(shí)尚的敞 篷電動(dòng)跑車(chē)。誠(chéng)然，這個(gè)價(jià)格不菲，但跑車(chē)使用起來(lái)相當(dāng)便宜一一插上電源一晚上就可充滿電，費(fèi)用相當(dāng) 于25美分/升汽油。其優(yōu)點(diǎn)就在于“插上電源過(guò)一夜"。特斯拉汽車(chē)使用標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子蓄電池， 一次充滿
電可以行駛350公里。但如果有人想從巴黎一路駛到戛納，那就麻煩了，因?yàn)椴坏貌辉诎肼飞贤Ｏ聛?lái)充 電。
麻省理工學(xué)院（MIT）的格布蘭德?塞德（Gerbrand Ceder）和拜昂伍?康（Byoungwoo Kang）希望改變這一 情
2、況，從而使電動(dòng)汽車(chē)成為普通的消費(fèi)品，而不是一件奢侈的“玩具”。 3月12日的《自然》雜志公布了
他們研制新電池材料的技術(shù)細(xì)節(jié)，如果一切順利的話，這種新材料將大大提高電池的充電速度。
儲(chǔ)存電能的方式有兩種。一種是標(biāo)準(zhǔn)蓄電池，整個(gè)電極材料用作儲(chǔ)存媒介。這樣可以?xún)?chǔ)存大量的電 能，但電能的提取相對(duì)較難，只能慢慢地釋放。另一種方式被稱(chēng)為超級(jí)電容器，只在電極的表面儲(chǔ)存電 能，充電和放電都很快，但無(wú)法儲(chǔ)存大量電能。蓄電池領(lǐng)域的一大追求就是尋找既能夠儲(chǔ)存大量電能又能 夠迅速放電的材料，而塞德教授和康博士所研究的正是這種材料。
鋰離子電池，顧名思義，就是通過(guò)鋰離子 （攜帶正電荷）和電子（攜帶負(fù)電荷）的共同
3、運(yùn)動(dòng)而儲(chǔ)存和釋放
電能。電子小且易移動(dòng)，而鋰離子大且運(yùn)動(dòng)也慢。在標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池中，一個(gè)電極由磷酸亞鐵鋰材料制 成，另一個(gè)電極則由石墨制成。鋰離子通過(guò)中間的電解質(zhì)從石墨電極移動(dòng)到磷酸鹽電極，而電子則通過(guò)外 電路完成自己的旅程。當(dāng)電池再次充電時(shí)，兩者的運(yùn)動(dòng)方向正好相反。
離子進(jìn)、電極出的速度決定電池的充、放電速度。石墨具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，容易穿透。然而，就磷酸亞 鐵鋰及類(lèi)似材料而言，其晶體結(jié)構(gòu)只有一個(gè)進(jìn)出方向，容易造成移動(dòng)堵塞，使得離子運(yùn)動(dòng)速度減慢。
塞德教授和康博士用兩種不同的材料來(lái)制造電極，其中一種材料擅長(zhǎng)儲(chǔ)存離子，另一種材料則擅長(zhǎng)傳
導(dǎo)離子。兩種物質(zhì)排列在直徑小于 50納米的球體內(nèi)，每
4、個(gè)球體的核心是一個(gè)磷酸亞鐵鋰晶體， 它與標(biāo)準(zhǔn)電
池材料的作用相同。然而，其表面由磷酸鋰的玻璃體（即非晶體形式）構(gòu)成。磷酸鋰玻璃體擅長(zhǎng)傳導(dǎo)鋰離子，
盡管它無(wú)法儲(chǔ)存很多離子，但它還是一個(gè)超級(jí)電容器。任何抵達(dá)球體的離子都能夠在球體表面迅速傳導(dǎo)，
直至進(jìn)入球心的儲(chǔ)電部分。如果電池正處于充電狀態(tài)則路徑相反。
這里的精妙之處在于小球的制作方式。球體處于一種含鐵量不足以使其變成純磷酸亞鐵鋰的熔融狀
態(tài)，當(dāng)熔融體最終冷卻下來(lái)時(shí)，就不會(huì)再形成更多的磷酸亞鐵鋰。之后生成的只是磷酸鋰，通過(guò)精確調(diào)
控，研究人員最終使小球覆蓋上一層玻璃體而非晶體。
在電池的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，這種材料能在幾秒鐘內(nèi)完成充電和放電。因此，在未來(lái)，如果你想周末出趟遠(yuǎn)
門(mén)，就無(wú)須為中途沒(méi)電而擔(dān)心了。
[資料來(lái)源： The Economist ]
電動(dòng)汽車(chē)配上快速充電電池
