康乃爾大學的工程師們開發了一種新型鋰電池，它能在五分鐘內完成充電，比市場上的任何同類電池都快，同時還能在長時間的充電和放電循環中保持穩定的性能。這項突破可以緩解駕駛者的”續航焦慮”，因為他們擔心電動車在不耗時充電的情況下無法長途行駛。

負責監督該計畫的康乃爾大學工程學院院長、工程學教授林登-阿徹（Lynden Archer）說：「與其他障礙（如電池的成本和性能）相比，續航里程焦慮症是交通電氣化的更大障礙。如果能在五分鐘內為電動車電池充電，那就不再需要300英里續航里程的電池了，大可以選擇更小的電池，這可以降低電動車的成本，使其得到更廣泛的採用”。

該團隊的論文最近發表在《焦耳》雜誌上。論文的第一作者是化學與生物分子工程的博士生金碩。

鋰離子電池是電動車和智慧型手機最常用的動力裝置之一。這種電池重量輕、性能可靠，而且相對節能。然而，它們充電需要數小時，缺乏處理大電流湧浪的能力。

研究人員發現，銦是一種特別有前景的快速充電電池材料。銦是一種軟金屬，主要用於製造觸控螢幕顯示器和太陽能板的氧化銦錫塗層。

新研究表明，銦作為電池陽極有兩個關鍵特性：遷移能障極低，這決定了離子在固態中的擴散速度、交換電流密度適中，這與離子在陽極中的還原速度有關。快速擴散和緩慢的表面反應動力學這兩種特性的結合對於快速充電和長時間儲存至關重要。

“關鍵的創新之處在於我們發現了一種設計原理，可以讓電池陽極上的金屬離子自由移動，找到合適的配置，然後才參與電荷存儲反應，”阿徹說。”最終結果是，在每個充電週期中，電極都處於穩定的形態狀態。這正是我們的新型快速充電電池能夠在數千次循環中反覆充放電的原因所在。”

這項技術與道路上的無線感應充電技術相結合，將縮小電池的體積和成本，使電動交通工具成為駕駛者更可行的選擇。

然而，這並不意味著銦陽極是完美的，甚至是實用的。阿徹說：”雖然這一成果令人興奮，因為它告訴我們如何獲得快速充電電池，但銦是很重的。這就為計算化學建模提供了一個機會，也許可以利用生成式人工智慧工具，了解還有哪些輕質材料的化學成分可以達到同樣低的達姆克勒數。例如，是否有我們從未研究過的金屬合金具有所需的特性？這就是我感到滿意的地方，因為有一個普遍原理在起作用，讓任何人都能設計出更好的電池陽極，並實現比最先進技術更快的充電速率。”

編譯來源：ScitechDaily