科学家研制出新型锂电池，可在5分钟内完成充电，“里程焦虑”有解了！
每经编辑：毕陆名
据科技日报1月24日消息，美国康奈尔大学科学家研制出一款新型锂电池，可在5分钟内完成充电，速度快于市场上其他同类电池，且历经数千次充放电循环后仍能保持性能稳定，有望缓解电动车驾驶员的“里程焦虑”。相关论文发表于最新一期《焦耳》杂志。
锂离子电池是目前最受欢迎的为电动汽车和智能手机供电的方式之一。锂电池重量轻、可靠且相对节能，但它们往往需要数小时才能完成充电，而且缺乏处理大电涌的能力。在最新研究中，科学家们确定了一种独特的铟阳极材料，它可与锂离子电池内的阴极材料有效配对。在此基础上，他们制造出了一种能在5分钟快速完成充电且缓慢放电的电池。
图片来源：视觉中国
研究人员解释说，为设计出最新电池，他们专注于电化学反应动力学，确定铟是一种极具潜力的快速充电材料。铟是软金属，主要用于制造触摸屏显示器和太阳能电池板的氧化铟锡涂层，也被用作低温焊料中铅的替代品。
此项创新的关键在于，使电池阳极处的金属离子自由移动，找到正确的配置，然后才参与电荷存储反应。如此一来，在每个充电周期，电极都处于稳定状态，从而使新电池在数千个充放电周期保持稳定。
近来，我国科学家对锂电池研究也有最新进展。
据中国能源网2023年12月4日报道，2023年11月16日，在第25届中国国际高新技术成果交易会上，一款由中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）最新研发的新型锂离子电池，可经受“冰火两重天”考验，引发业内关注。
深圳先进院副研究员张帆向《中国能源报》记者介绍，团队历时10年研发，现已量产出我国首款宽温域、低成本、长寿命的电芯产品——新型铝基锂离子电池，其最低工作温度可达零下70摄氏度，最高工作温度可达零上80摄氏度。
据了解，受材料限制，传统锂离子电池的充电工作温度在0摄氏度至45摄氏度、放电工作温度在零下20摄氏度至零上60摄氏度。在低温环境中，传统锂离子电池会出现容量衰减、循环寿命缩短、充电困难等问题。而我国幅员辽阔，气温随地域和季节变化较大，传统锂离子电池使用范围容易受到限制。
另据中国科学院化学研究所2023年12月消息，中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室郭玉国课题组，致力于硅基负极材料及其适配的电解质材料的开发工作。近期，该课题组提出了选择性溶解策略，通过控制电解液中的溶剂供体数（DN），实现了对SEI中的低分子量的聚合物和有机锂盐组分的选择性溶解，保留了有较高弹性形变能的氟化锂和聚碳酸酯组分，构筑了具有良好弹性性能的高韧性的SEI。电化学测试结果表明，这一策略有效提升了纯微米硅负极的循环稳定性。该团队通过系统研究具有不同DN值溶剂的电解液中的选择性溶解效应，归纳总结了电解液溶剂DN值与SEI组分之间的构效原理。上述成果为未来适用于高容量和大体积变化电极材料的电解液开发提供了重要指导。
每日经济新闻综合科技日报、中国能源网、中国科学院化学研究所
每日经济新闻
【高质量发展看中国】650公里续航锂电池“上新”！大科学装置在东莞“抱团”
来源：金羊网
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作为新能源汽车生产与消费大省，当下，全国每6台新能源汽车便有一台来自广东。在新能源汽车产业蓬勃发展背后，离不开动力电池等新型储能产业的支持。当能续航650公里、成本更低的新一代锂电池，从实验室走向产业，推向市场，会带来怎样的未来？
2月21日，羊城晚报全媒体记者跟随“未来已来·高质量发展看中国”网络主题宣传活动来到大湾区综合性国家科学中心先行启动区——松山湖科学城，看“科技创新+先进制造”下的广东第四个万亿城市东莞，如何走出“高科技+新产业”的珠联璧合之路。
续航650公里、成本更低
新一代锂电池预计明年用在车上
“掌握材料，掌握未来”。春日里，走进湖光山色环绕中的松山湖材料实验室，最先映入眼帘就是这句话。窗外绽放的春花与窗内实验室里争分夺秒的研发，一动一静相映成趣。
“新一代电池的能量密度更高、成本更低。谁跑得快谁就赢。”头发花白的松山湖材料实验室副主任黄学杰站在锂离子电池材料团队的设备前说。他拿起中试线上的一块第三代锂电池——尖晶石镍锰酸锂电池介绍，相比目前市场上最主流的第二代锂酸铁锂电池，新一代电池性能提升50%，单位瓦时成本下降30%。
黄学杰是中国锂离子电池工业化生产的第一批推动者，也见证了一代又一代新材料的成长。
据他介绍，从10年前的第一代续航里程200公里的锰酸锂电池，到第二代可续航里程400多公里的锂酸铁锂电池与续航里程可达600公里但成本高出几万元的三元锂电池，再到如今续航里程可达650公里，成本比三元锂电池低的第三代锂电池。
“预计明年会有一部分新能源车用上这样的新电池。”黄学杰说。以往实验室给人的印象就是写论文和出少量样品，但在松山湖材料实验室，不仅科学家在，企业和产业工程师、工人也来了。
为了从第二代新能源电池大规模转换到第三代电池积累经验，今年松山湖材料实验室所在的园区内将有1G瓦时的材料和电池示范工厂建成。与以往不同的是，一栋楼是实验团队做材料，另一栋楼则是被第三代电池所吸引的来自天南地北的锂电头部企业和知名新能源汽车企业，专注市场推广和自身产品研发。
“新产品难度大，需要通力协作，一起开发。预计今年下半年所有企业入驻后，将有1000多名电子工程师汇聚松山湖。”黄学杰说，在新一代电池材料向市场推进的关键时刻，唯有把产业链上的高手聚在一起，才能加快推进，让电池厂、车厂和消费者都受益。
大科学装置在东莞“抱团”
又一“国之重器”有望年内动工
一个月前，根据全球知名的科研调研机构科睿唯安公布的最新数据显示，松山湖材料实验室“材料科学”首次进入ESI前1%，这标志着松山湖材料实验室材料科学科研水平进入国际高水平学科行列。
而松山湖材料实验室只是东莞“科技创新+先进制造”的核心引擎松山湖科学城的其中一例。
在总规划面积约90.5平方公里，作为广深港澳科技创新走廊重要节点的松山湖科学城，目前已建成全球第四台、中国首台脉冲式散裂中子源。与此同时，还有中国散裂中子源二期、南方光源研究测试平台和先进阿秒激光设施等大装置大平台“抱团”。
其中，中国散裂中子源二期、先进阿秒激光设施已纳入国家重大科技基础设施“十四五”规划。来自松山湖科学城的最新信息显示，将争取散裂中子源二期在今年上半年动工，先进阿秒激光装置年内动工。
国内的大科学装置如贵州“天眼”、中国散裂中子源为人所熟知，先进阿秒激光却是“相对小众”。
通俗来讲，比飞秒更快的阿秒（10的负18次方秒）是人类能达到的最小时间分辨尺度，只有百亿亿分之一秒。阿秒脉冲就是持续时间在阿秒量级的超短闪光。阿秒光源则是集阿秒脉冲产生、测量及应用于一体的大型科学装置。
在科研和工业、医学领域，通过极微小的物体和超高速微观物理过程，通过先进的精密仪器得以探索之前人类无法涉足的领域。
来自中科院物理研究所的信息显示，先进阿秒激光装置设施建成后有望成为亚洲首个、世界第二个阿秒脉冲大科学装置。
拥有10亿级企业超20家
集聚发展和辐射带动能力凸显
被称为“空气中都飘着科学的味道”的松山湖，随着初步形成支撑产业创新高质量发展的战略科技力量，集聚发展和辐射带动能力日益凸显。
来自松山湖的一组数据显示，目前松山湖拥有各类市场主体约1.5万家，千亿元企业1家，百亿元企业3家，50亿元企业5家，10亿元企业14家，省级以上专精特新企业149家，国家高新技术企业635家，上市企业及上市后备企业55家。先进制造业增加值占比39.7%，高技术制造业增加值占比86.1%。
“希望今年年底先进阿秒激光装置能够开工。”黄学杰笑着说，这件事情做成以后，对材料科学来讲，“最轻的、最小的跟最快的都能够在松山湖进行观测。”他和团队正扎根东莞、立足湾区，面向全国，以科技创新支撑制造业高质量发展。
文/羊城晚报全媒体记者 王丹阳 刘嘉文
图、视频拍摄/羊城晚报全媒体记者 梁喻
视频剪辑/羊城晚报全媒体记者 张惠鑫
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