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[分享] UT Austin利用磁场制造厚电极 有望使电动汽车的续航里程翻番

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2022-12-8
发表于 2022-9-29 12:25:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

现在,电动汽车越来越受欢迎,一些关键问题日益受到关注。据外媒报道,得克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)的研究人员试图解决电动汽车面临的两个大问题:续航里程短和充电速度慢。




(图片来源:UT Austin)

该校研究人员制造了一种新型电极,可以释放更多的能量,并加快充电速度,用于锂离子电池。通过制造更厚的电极,并利用磁铁创建独特的排列方式,避免产生影响制造合规关键组件的常见问题。与配备现有商用电极的电池相比,使用这种电极的电池单次充电,有望实现两倍的续航里程。

得克萨斯大学奥斯汀分校沃克机械工程系和得克萨斯材料研究所的Guihua Yu教授表示:“通常情况下,二维材料被视为一种富有前景的高速储能应用,只需要几纳米厚的材料,就可以快速传输电荷。然而,对于基于厚电极设计的下一代高能电池来说,纳米片重新堆叠可能严重阻碍电荷传输,难以同时提供高能和快速充电。”

这一发现的关键在于,利用薄的二维材料作为电极构建块,将其堆叠起来形成厚度,然后通过磁场来控制方向。在制造过程中,该团队使用商用磁铁来垂直排列二维材料,为离子通过电极创建快速通道。

通常情况下,采用更厚的电极,会使离子在电池中移动的距离更长,从而延长充电时间。使用常见的水平排列材料层来构建电极,则会使离子迂回前进。

该研究项目负责人Zhengyu Ju表示:“新电极表现出优越的电化学性能,比如高机械强度、高导电性。独特的结构设计促进了锂离子传输。”

除了将这种电极与商用电极进行比较,研究人员还使用相同的材料制作了一个水平排列的电极,以达到控制实验的目的。结果显示,使用垂直厚电极,可在30分钟内充电至50%,而水平电极则需要2小时30分钟。

研究人员强调,目前这项研究只探讨了一种电池电极,该领域的工作还处于早期阶段。研究人员希望,推广这种垂直排列电极层的方法,将其应用于使用不同材料的其他类型电极。未来有望实现快速充电高能电池,为电动汽车提供动力。


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