電動汽車在充電方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但人們?nèi)栽趯で箅姵丶夹g(shù)的下一個大飛躍——一個具有更大的續(xù)航里程或更低的成本來達(dá)到當(dāng)前的續(xù)航里程的高能量密度電池。目前的鋰離子電池技術(shù)仍有成長的空間，但是數(shù)十年來仍無法拋棄其石墨陽極以縮小電池體積。

鋰金屬電池的工作原理是將固態(tài)鋰作為陽極，從而不再需要石墨框架將鋰原子直接塞入電池中。不過鋰電池在充電過程中不會形成有序表面，因此電池容量急劇下降，有的時候在20個充電周期內(nèi)電池容量甚至?xí)陆抵?0％?；钴S的鋰還可能會形成危險的分支針狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會刺穿陽極和陰極之間的隔膜使電池短路。

去年，與特斯拉合作的達(dá)爾豪斯大學(xué)(DalhousieUniversity)實驗室小組開發(fā)了一種性能更好的鋰金屬電池。當(dāng)電池充電時，鋰原子會電鍍到銅電極上，然后隨著電荷的耗盡，再回到傳統(tǒng)的鋰鎳錳鈷鈷陰極中。通過一種新的電解質(zhì)，該電池可持續(xù)使用約90個周期以控制嚴(yán)重的短路問題。

在一項新研究中，該團(tuán)隊做出了一些調(diào)整，使鋰金屬電池最多可以循環(huán)200次周期，鋰金屬電池可以增加EV行駛距離，不過電池壽命還有待提高。

如果該電池的使用壽命達(dá)標(biāo)的話，將是一個重大進(jìn)步，它每單位體積的能量比現(xiàn)在使用的鋰離子電池多60%。研究人員表示，這一重大突破將使電動汽車的續(xù)航里程從400公里提升至680公里。這種穩(wěn)定性的提高歸功于一種由鋰硼氟鹽組成的電解質(zhì)。為了了解電池內(nèi)部發(fā)生的情況，研究小組分析了電解質(zhì)隨時間的變化，并跟蹤了在電池陽極上形成的固態(tài)鋰的行為變化。

事實證明，電解質(zhì)中的鹽會隨著電池在充電過程中被消耗掉。電池陰極側(cè)的反應(yīng)會將其中一種鹽轉(zhuǎn)化為另一種鹽，但陽極側(cè)的反應(yīng)則消耗了這兩種鹽，且不會再生。因此，隨著電池經(jīng)歷越多次的充電，可用于工作的電解質(zhì)也將會越少。

研究小組想出的一種解決方案是增加電解質(zhì)的體積，以便鹽消耗的時間更長。不過這會降低電池的能量密度，因此研究小組決定嘗試提高溶解在電解質(zhì)中的鹽的濃度。

隨著鹽濃度的提高，電池能夠維持更多充電周期的容量，也就是說至少要充電150次以上，電池的容量才會下降至80%。

這些測試表明，人們已經(jīng)在充電電池方面取得了長足的進(jìn)步，但是充電電池仍有很長的路要走，才能滿足目前對電池壽命的需求，鋰離子電池可以充電1000次以上才會下降至80％。

研究人員表示：“要使鋰金屬電池在電動汽車或城市電動飛機(jī)上運(yùn)行，還需要繼續(xù)延長其使用壽命。如果能夠在壽命上繼續(xù)取得更大的進(jìn)步，那么帶有液態(tài)電解質(zhì)的無陽極鋰金屬電池將成為最直接最有效的降低電動汽車成本的途徑。”

大家期待續(xù)航更長、充電更快的電動車嗎？