新發明的電動車電池 3分鐘充滿電 使用壽命20年

一種「改變遊戲規則」的電動汽車（EVs）新電池，三分鐘可充滿電，使用壽命達20年，可能很快會應用在新車上。

位於馬薩諸塞州沃爾瑟姆的初創公司Adden Energy，已經獲得許可證和515萬美元的資金，以大規模建造適合電動汽車的電池。

該電池由哈佛大學的科學家開發，是金屬鋰電池，而不是市場上應用在電動車上的鋰離子電池。

電池的結構象一個BLT三明治，這種複雜的設計，可有效防止「枝晶」的生長，這種樹枝狀晶體在鋰金屬電池中很容易形成，造成電池故障並縮短其壽命。

目前，電動車的鋰離子電池，會隨著時間的推移而老化。類似智能手機電池，根據使用量，最多可以使用七八年。雖然鋰離子電池可以更換，卻要花費數千英鎊，用戶還不如買一輛全新的電動車。

這種新型的固態鋰金屬電池，使電動車的使用壽命與汽油和柴油車一樣，長達20年，期間不需要更換電池。

在實驗室里，該團隊的電池原型實現了最快3分鐘的充電速度，使用期限內可充電10,000多次。

Adden Energy公司由李欣（音譯）與菲茨休和葉璐菡，於2021年共同創立，他們都是李欣在哈佛大學實驗室的研究生，對該技術的開發做出了貢獻。

這家初創公司的目標，是將電池的規模擴大到手掌大小的「小袋電池」，它的組件被包裹在鋁製塗層的薄膜中，然後在未來三到五年內實現全面的汽車電池。

李欣表示：「在實驗室中，我們已經實現了電池壽命的5,000至10,000次充電循環。目前即使是同類中最好的電池，也只有2,000至3,000次充電循環。這是一個革命性的變化。」

與傳統的鋰離子電池相比，同樣體積下，鋰金屬電池能容納更多的電量，並且只需很短的時間就能充滿電。但鋰金屬電池也容易形成枝晶。因此，研究人員發揮固態鋰金屬電池的潛力，設計了獨特的BLT結構。

鋰金屬電池使用純金屬形式的鋰，而不是鋰離子電池中使用的鋰化合物。同時，「固態」只是指使用固體電極和固體電解質，而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質。

Adden Energy公司的科學顧問李欣表示：「使用固態電池是車輛電動化的必經之路。我們著手將這項技術商業化，因為我們確信，相比其它的固態電池，我們的技術是獨一無二的。」

電池有三個主要組成部分：陽極、陰極和電解質。電解液（通常是一種化學品）將陽極和陰極分開，並在兩者之間移動電荷流。鋰離子電池在充電時將鋰離子從陰極轉移到陽極。

但是，當陽極由鋰金屬製成時，表面會形成針狀結構，稱為枝晶。它們像樹根一樣生長到電解液中，並刺穿陽極和陰極之間的隔斷，容易導致電池著火。

為了解決這個問題，李欣和他的團隊設計了一種多層電池，在陽極和陰極之間夾雜著不同的材料，具有不同的穩定性。該設計通過控制和遏制枝晶的生長，來防止它們的滲透。

電池是這樣分層的，首先是麵包（鋰金屬陽極），然後是萵苣（石墨塗層）。接下來是一層西紅柿（第一電解質）和一層培根（第二電解質），最後是另一層西紅柿和最後一塊麵包（陰極）。

第一電解質與鋰的關係更穩定，但容易被枝晶滲透；第二電解質與鋰的關係不太穩定，但不容易被枝晶侵蝕。

這種設計中，雖然枝晶能夠在石墨層和第一電解質層產生，但當它們到達第二電解質時，會被阻止生長。換句話說，枝晶在生菜和西紅柿層生長，但在培根處停止。

該電池有自我修復功能，可將其化學成分重新填到枝晶形成的孔里。

研究人員還強調，在氣候危機的情況下，加快使用生態友好型電動車的重要性。通常認為，電動汽車比汽油動力汽車更環保。汽油動力汽車的排放，被認為是地球變暖的原因之一。

（原文鏈接：‘Game-changing’ new battery for electric cars charges in 3 minutes and lasts for 20 YEARS – more than twice as long as current EV batteries）