现代许多民众看到手机电池电量越来越低就会感到焦虑,兴许是罹患“低电量焦虑症”,而对于电动车车主来说,也会有相似的情形,毕竟电动车充电站更难找、充电时间也长,而现在美国科学家成功找出加速充电的方法,他们发现只要用聚光灯照一照电极,就能加快充电速度。
美国能源部旗下的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)研究指出,用类似汽车车灯的氙灯,就可以将电池充电时间减半以上,若是研发有成,或许就能改变电动车充电市场,毕竟现在电动车充电时间还是比加油时间久得多。
虽然说现在也有许多车厂致力寻找解决方案,纷纷推出诸如大功率超快速充电站、又或是设计新的锂电池,谁都不想把时间花费在等待上,不过一下子传递过多的电流,可能会有损电池性能,降低电池寿命。
因此团队希望能加速电池充电的电荷反应,但又不希望电流损及电池寿命的方法。对此他们提出一个截然不同的新想法, Johnson 想说,假设白光会跟电池的阴极材料相互反应,或许能获得不错的进展。
这可说是全新的电池设计,毕竟市面上没有一颗电池是有一面透明或半透明的,大多电池的运作环境都是在黑暗环境中,而阿贡国家实验室的科学家采用全新的光辅助技术与透明外壳,让光线照亮电池的阴暗角落。
科学家用一般的阴极材料锰酸锂氧化物(LiMn2O4),研发出外表不一般的石英透明钮扣电池,加以比对有没有白光的充电差别后,发现光会跟锰酸锂产生良好反应。
在白光下锰元素的电荷状态会产生变化,除了锰元素从 Mn3+ 变成 Mn4+,进而加快锰传递速度,在白光和偏压(bias)下,电极能射出更多锂离子、也有更多金属核心被氧化。
团队指出,这一现象可以提高充电速度,又不会降低锂离子电池的性能跟寿命,Johnson 表示,使用白色聚光灯后,充电所需时间直接减半。除此之外,这也是首次在电池技术中结合光电概念,对于未来电池创新技术来说,或许是个不错的开头。
目前研究则已发表在《Nature Communications》。
- Shedding new light on the charging of lithium-ion batteries
(首图来源:阿贡国家实验室)
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