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電車要無敵了 複旦這個“吊瓶”輕鬆讓電池壽命翻10倍

作者:李煥更新時間:2025-02-20 09:12:37點擊:

 原因嘛大家也都明白,拋開安全性啥的不說,電池的壽命焦慮絕對榜上有名——想想哈,咱這手機電池用幾年都 “ 續航尿崩 ” ,那要是車上的電池,不得崩的更多。

到時候不但電池換不起、賣車還掉價(jia) 多,擱誰心裏能不犯嘀咕。

但!是!大的要來了,就在前幾天,複旦大學的科學家們(men) 在《 Nature 》上發了一篇逆天文章,直接給鋰電池行業(ye) 整沸騰了。

簡單來說,他們(men) 整出來一個(ge) 比較離譜的操作:給電池打針續命。

老電池不是容易衰減成戰五渣了嘛,不要緊,現在隻要紮一針 " 神仙水 " ,就能讓你的老夥(huo) 計直接穢土轉生,重返巔峰性能直接拉回出廠狀態,別說續命 +1s ,就算 +114514s 都沒啥問題。。。

 說實話,剛看到這個(ge) 新聞的時候差評君也驚了,這要真能實現,那不比油車的燃油寶還牛逼?不過本著嚴(yan) 謹態度,咱還是得扒一扒《 Nature 》的原論文考證一下。

然而等哥們(men) 下載完研究了一番以後,才發現這電池 “ 燃油寶 ” 比哥們(men) 想象的還要狠。。。

具體(ti) 怎麽(me) 個(ge) 狠法寧先別急,咱先簡單先複習(xi) 下傳(chuan) 統鋰電池的 " 折壽 " 原理。。

眾(zhong) 所周知,電池充放電說白了就是鋰離子在正負極來回跑,但是你要用久了,這些鋰離子裏就有掉隊的。

比方說本來該跑去陽極放電,結果中途跟別的元素反應了的;在負極沉澱下來變枝晶,刺穿電池隔膜引起短路的;跟電極材料反應變成固體(ti) SEI 膜的。。。反正離子這玩意就是會(hui) 越用越少,能幹活的鋰少了,電池自然就沒勁兒(er) 了。

 更慘的是,以前還隻有結構適合容納鋰的材料才能當電極,比如石墨這種天生多孔的,但鋰離子要是都跑到石墨電極裏,材料體(ti) 積就會(hui) 膨脹,影響電極壽命。

而那些結構穩定又便宜的材料,又因為(wei) 沒法容納鋰離子,就隻能坐冷板凳。

以往咱們(men) 講電池技術進步的時候,都是說電極材料上要怎麽(me) 怎麽(me) 更新,但這次複旦的專(zhuan) 家們(men) 卻開了個(ge) 新腦洞:

 既然電池虛了是缺鋰,那咱直接給它靜脈注射不就完了?

不過這事雖然說著簡單粗暴,但做著可就難多了,得滿足一堆奇葩要求:

首先這東(dong) 西是要跟電池內(nei) 部發生化學反應,而光在反應這塊兒(er) 就有不少講究。

比方說,在電池充電時的電壓範圍裏,化學反應要能進行,一般要求要在 2.8 - 4.3V 內(nei) ;其次發生的化學反應必須是不可逆的,不然補充進去的鋰離子又會(hui) 被消耗掉;而且這個(ge) 反應後的產(chan) 物還要能從(cong) 電池裏排出去,不影響電池裏原來的化學環境。

 除了這些,這種物質還得在電解液裏能溶解;製造過程還要保證化學穩定性,別擱流水線上就炸了。

等到這些條件加起來,那就比砍一刀還難了,所以這也不怪以前的科學家沒人這麽(me) 幹。

不過,現在都 2025 年了,機器人都扭上大秧歌了,有些事還真不一定全靠人去幹。

這次複旦大學的科學家們(men) 就是這麽(me) 想的,他們(men) 先按照有機電化學的理論,挑出來 240 種看起來差不多能用的分子,完事兒(er) 把這些分子的基本特性告訴 AI ,讓 AI 幫忙計算出這些分子到底能不能放電池裏麵,最後再讓 AI 挑出一個(ge) 最合適的分子出來。

 聽起來好像 AI 把這些事都包圓了,實際倒沒大家想的這麽(me) 誇張。因為(wei) 這裏人家科學家自己動手的地方也很多,比如用機器學習(xi) 算法自己搭了一個(ge) 計算模型,而不是現在市麵上爆火的這些大模型。

總之,在 AI 的幫助下,最後科學家們(men) 找到了一個(ge) 最合適的分子,叫LiSO ? CF ?。

 簡單來說,這貨就是個(ge) 自帶鋰元素的 " 能量包 " ,當電池容量開始拉胯的時候,你一針紮下去就完了。然後當電池充電電壓衝(chong) 到 2.8V 以上時,這個(ge) LiSO? CF? 就會(hui) 原地裂開,釋放出大量鋰離子補充損耗。

更厲害的是,這貨的分解產(chan) 物是二氧化硫和氟碳氣體(ti) ,這些氣體(ti) 會(hui) 直接從(cong) 電池排氣孔溜走,根本不在電池裏留宿,完美避開了汙染內(nei) 部環境的可能性。

找是找著了,但具體(ti) 怎麽(me) 樣,還得跟現實裏練一練才知道啥樣。結果科學家們(men) 把這玩意一製造出來以後,就整體(ti) 壓麻呆住了。

 他們(men) 在實驗室裏找了一節容量衰減到 85% 的磷酸鐵鋰電池,然後打了一針這個(ge)  “ 電池寶 ” 以後,電池容量是越用越多, 1824 次循環直接變成了 99.6% !

而且接下來又進行了 11818 次循環,完事兒(er) 容量還有 96.0% ,隻掉了三個(ge) 點。。。

這有多離譜呢,普通磷酸鐵鋰電池撐死循環 3000 次就該退役了,但隻要打一針,循環 11818 次後還能剩 96% 。。。

按每天充一次電算,這電池能用 32 年,比車架壽命都長。以後怕是車都報廢了,電池還能拆下來給孫子當充電寶用。

 而且根據測算,這種打針修複的成本隻有造新電池的 1/150 ,這簡直就是把廢鐵變黃金的煉金術啊。。。

除了這個(ge) ,更絕的是這技術直接把電池材料選擇的天花板給掀了。

還記得咱前麵說的那些因為(wei)  " 存不住鋰 " 被雪藏的材料吧?比如硫化聚丙烯腈這種便宜大碗的材料,成本隻有鈷基材料的五分之一,現在全都能重出江湖。

這篇論文裏,科學家們(men) 就做一次實驗,把正極材料全換成不含鋰的硫化物,然後在電解液裏溶解 LiSO ? CF ?。

結果這波操作下來電池性能直接原地起飛,傳(chuan) 統鋰電池能量密度也就 200-300Wh/kg 的水平,但用了這招的無正極電池直接飆到 1192Wh/kg ,比特斯拉 4680 電池還高出三四倍。

 要按這數據換算,這如果塞進電動車裏,續航怕不是能破 2000 公裏,別說充電焦慮,加油站老板怕不是得連夜改行做充電樁。

聽起來是真牛逼,不過兄弟們(men) 也別急著把油車賣了。

畢竟這技術現在還卡在實驗室階段,還沒到工廠生產(chan) ,要是全都靠實驗室裏的博士生們(men) 手工提純,車企財務總監聽了估計能當場心梗。雖說現在有 AI 幫忙,但這玩意的持續研發還得靠科研民工們(men) 爆肝。

 還有一個(ge) 問題是,雖然論文裏說這技術能把鋰枝晶問題緩解不少,但終究沒徹底解決(jue) 這個(ge) 鋰電池界的祖傳(chuan) 老六,如何防止枝晶引起短路,也是行業(ye) 內(nei) 目前都不好解決(jue) 的問題。

而且電解液的消耗, SEI 膜生成的這些根本問題也都沒得到解決(jue) ,再加上每次補鋰都會(hui) 排出二氧化硫和氟碳氣體(ti) ,這玩意處理不好怕是要被環保局請喝茶。

所以玩意實際上算是現在這些液體(ti) 電池的一個(ge) 大版本補丁,但行業(ye) 內(nei) 未來發力的方向,應該還是固態電池。

不過不管怎麽(me) 說,這次突破絕對給電池界開了個(ge) 新副本。以前咱們(men) 修電池就像給破屋補漏,越修越破;現在直接是給打上五號化合物了,邊用邊修還能越用越新。

照這個(ge) 趨勢發展,《 賽博朋克 2077 》裏能自我修複的義(yi) 體(ti) 電池,指不定再過些年就搬到你的電動車上了。

 至於(yu) 現在還在考慮買(mai) 電車的車主,建議咱要麽(me) 還是趁這幾年早點決(jue) 定,要麽(me) 就再等上幾年。

等這技術,還有固態電池啥的量產(chan) 了,888集团电子游戏官网怕是要開啟新一輪狂暴模式了,到時候別說加油站,怕是中石化都得轉型賣充電樁了。

責任編輯:隨心

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