科學家開發新的電動車自發熱電池,0℃ 以下都能快速充電

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 02 日 13:23 | 分類 零組件 , 電動車 , 電池 follow us in feedly

天氣冷只好給自己一點溫暖!美國賓夕法尼亞州立大學團隊最近開發一種自發熱新電池,能克服電動車(EV)在天氣寒冷時遇到電池效率低落、無法快速充電的障礙。



傳統鋰離子電池畏寒,當外界溫度低於 10℃ 時就會罷工無法快速充電,斯堪地那維亞國家如挪威、瑞典等,其電動車電池組常需另外配置小型加熱器以利充電;美國加州地區的電動車購入比例也明顯勝過緯度更高的明尼蘇達州和加拿大地區。

電池在行駛途中為了額外加熱或冷卻車內環境需耗費更多能量,且寒冷環境造成電池阻抗較大而難以充電,美國能源部研究發現,光是天氣變化就能影響電動車里程範圍達 25%。

過去為了解決寒冷問題,專家常建議電動車以座椅加熱器取代電池組加熱器,並且盡量別開快車以導致電池效率迅速下降。

現在不用這麼麻煩了,來自賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)的工程師團隊開發出新的自發熱電池,面對攝氏零下 42 度的環境也能在15 分鐘內快速充電。

研究人員將鎳薄片的一端連接 電池負極,另一端形成第三極。當發現電池溫度低於室溫時,連接開關的感測器會讓電子流過鎳薄片,透過電阻加熱法(resistance heating)加熱電池內部,一旦電池溫度超過室溫,開關就會自動切換成充電模式,讓電流流入電池。

目前電池原型可以在 0 ℃ 下完成 4,500 次 15 分鐘快速充放電週期,電容量僅損失 20%,約可駕駛逾 45 萬公里,壽命長達 12.5 年;相較之下,傳統鋰離子電池在 50 次充放電週期後就損失 20% 容量。

鋰離子電池若在 10 ℃以下快速充電,鋰離子容易沉積在陽極表面導致電池降解,不只降低電容量,也引發不安全疑慮,目前避免發生這類情況的唯一方法是讓電池長時間慢速充電;而新的自發熱電池在加熱時不會出現鋰離子沉積,也不會快速損失電容量,對高緯度地區的電動車主而言可說是一劑定心劑。

研究已發表在《美國國家科學院院刊》。

(首圖來源:賓夕法尼亞州立大學