大約12個月前，賓夕法尼亞州立大學的一支研究團隊，向我們展示了一款面向電動汽車（EV）的創新電池原型。在諸多特性中，能夠在10分鐘內補充數百英里續航這一點，顯然最受歡迎。不過研究團隊並未止步於此，而是通過繼續調整相關方法，為其引入了更具吸引力的成本效益。

（來自：Penn State / Chao-Yang Wang’s Lab）

通常情況下，鋰電池有一個最適宜的運行溫度區間。然而該校化學工程師團隊開發的這款EV 原型電池，不僅能夠耐受極端的溫度、還可在較短的時間內完成充電。

當環境溫度過低時，鋰離子會在其中一個電極上形成危險的“刺突”（枝晶）。但當溫度過高時，鋰離子又會導致其它形式的降解。

研究配圖- 1：電池封裝

為使電池能夠在極端溫度下充電，研究團隊選擇了將之加熱到60℃（140℉），然後迅速冷卻的解決方案。通過讓薄鎳箔附著在負極端子上、並迅速加熱電池，短時尖銳的熱量可使設備更有效地完成充電。

得益於此，該原型EV 電池能夠在10 分鐘內補充200 英里（320 公里）以上的續航。在維持同等續航的同時，這套快充方案還有助於進一步縮小裝置的尺寸。

研究配圖- 2：電池組能量密度對比

在此基礎上，研究人員還在不斷嘗試新的電池設計，比如可替代的陰極材料。此外原始版本使用了鎳鈷錳，而改進後的版本使用了磷酸鐵鋰。

新款EV 原型電池使用了相同的工作原理，即通過薄鎳箔迅速達到極限溫度、然後迅速冷卻以完成快速充電，不過新材料還具有兩項額外的優點。

研究配圖- 3：城市與高速路況下的巡航

首先，新原型不再使用稀有、價格昂貴、且開採時對環境和人工有害的鈷元素。其次，新材料具有更高的成本效益，有助於讓大眾電動汽車的售價變得更加平易近人。

首席研究員Chao-Yang Wang 在接受New Atlas 採訪時稱，他們已經打造出了40kWh 的工作原型，且只需10 分鐘的充電、即可增加200 英里（約320 公里）的續航。

研究配圖- 4：不同溫度下的快充表現

通過便捷的快充、縮減的尺寸、以及將成本控製到3500 美元（約2.26 萬RMB），新研究有望將電動汽車的動力成本拉低到與汽油發動機相當的水平。

此外該電池能夠輸出300kW 的峰值功率，足以讓電動汽車在3 秒內完成0-60 mph 的加速（0-96 km/h）。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然能源》（Nature Energy）期刊上。

原標題為《Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles》。