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一项新的研究发现，标准电动汽车电池可以在短短 10 分钟内为大部分续航里程充电，方法是在其中包含一层薄薄的镍。这可以为携带大量昂贵电池组的昂贵电动汽车提供一种受欢迎且具有经济吸引力的替代方案。

如果有更快的充电选项，使电动汽车的标价大幅下降，一些研究人员怀疑消费者的电动汽车恐惧症和行业反对“里程焦虑”的教条可能会被克服。

例如，一辆配备 120 千瓦时电池组，在传统的充电下，需要一个小时得充电时间。但如果可以替换为配备 60 千瓦时电池组且能够在10分钟内快速充满。

在这项新研究中，研究人员对充满电后续航里程约为 560 公里的锂离子电池进行了实验。（电池的能量密度为每公斤 265 瓦时。）通过在其内部添加超薄镍箔，他们可以在 11 分钟内将其充电至 70%，行驶约 400 公里，75%大约 440 公里的射程需要 12 分钟。

“我们的技术能够部署更小、充电速度更快的电池，以大规模采用经济实惠的电动汽车，”该研究的资深作者、宾夕法尼亚州立大学电池工程师 Chao-Yang Wang 说。“当我们每次充电用完 200 英里时，我们可以停下来去洗手间，10 分钟后车辆充电并准备再行驶 200 英里。所以这种方式没有里程焦虑。

2016年，王和他的同事在锂离子电池内部添加了镍箔来加热它们，帮助它们在严寒中表现得更好。在这项新研究中，他们同样使用镍箔来加热 EV 电池并提高其性能，这也是他们在 2021 年为电动飞行汽车电池所采用的策略。

“传统的锂离子电池是为便携式电子产品开发的——因此，科学家和开发人员非常怕热，”王说。“我们违背了这种传统观念。”

电池在热时运行最佳，但不要太热。将电池始终保持在正确的温度一直是电池工程师面临的主要挑战。王说，过去，他们依靠外部笨重的加热和冷却系统来调节电池温度，这会导致反应缓慢并浪费大量能源。

在这项新研究中，科学家们使用镍箔从电池内部调节电池温度。“我们需要一种简单的方法来让电池快速升温——在一分钟内，因为快速充电只持续十分钟，”王说。“在我们早期的自热电池工作中，我们碰巧发明了一种内部加热箔。”

总而言之，他们发现“锂离子电池可以在高温下非常稳定和安全，只需简单地调整电池材料，”王说。这让他们“享受到高温给我们带来快速充电能力的附带好处”。

当充电至 75% 时，电池可持续使用超过 900 次循环，续航里程约为 402,000 公里；当充电至 70% 时，电池可持续使用约 2,000 次循环，续航里程约为 804,000 公里（或 500,000 英里）。他们说，总而言之，这种性能相当于 50 万英里的续航里程，其中每次充电都是一次快速充电。

科学家们指出，他们的工作“与目前声称充电 10 分钟后可行驶 100 或 150 英里的电动汽车完全不同，因为这些汽车通常有 600 英里的巡航范围，因此 150 英里的充电基本上等于充电到 25% ”王说。“我们的工作将当前的艺术水平提高了三倍。”

这些发现正值美国最大的汽车市场加利福尼亚州的目标是到 2035 年有效淘汰内燃机。新的快速充电技术适用于大多数能量密集型电池，并允许使用体积相对较小的电动汽车，便宜的电池仍然可以避免因快速充电而引起的续航焦虑，Wang 说。

Wang 的实验室与初创公司EC Power合作开发该技术。该公司现在正致力于快速充电电池的制造和商业化。

未来，“我们希望在 5 分钟内将超高能量密度电池充电至 80%。这将为消费者提供与充气类似的体验，”王说。“我们相信我们已经为这个最终目标奠定了科学基础，剩下的就是微调更稳定的材料和我们的热调制策略。”