自动加热 快速充电电池使电动汽车免受气候影响

加利福尼亚人不购买电动汽车，因为他们很酷，他们购买电动汽车，因为他们生活在温暖的气候。传统的锂离子电池不能在低于华氏50度的温度下快速充电，但现在宾夕法尼亚州工程师团队已经开发出一种可以自我加热的电池，无论外面的寒冷如何都可以快速充电。

“电动汽车在西海岸很受欢迎，因为天气有利，”宾夕法尼亚州机械工程助理研究教授杨晓光说。“一旦你将它们移到东海岸或加拿大，就会出现一个巨大的问题。我们证明了电池可以在不受外界温度影响的情况下快速充电。”

当车主可以在充电站15分钟内给汽车电池充电时，电动汽车加油几乎相当于汽油加油时间。假设充电站位置宽松，驾驶员可能会失去“远程焦虑”并长途跋涉而不必担心。

此前，研究人员开发出一种可以自我加热的电池，以避免低于冰点的电力消耗。现在，相同的原理适用于电池，可在所有温度下进行15分钟的快速充电，即使低至零下45华氏度。

自加热电池使用薄镍箔，其一端连接到负极端子，另一端延伸到电池外部以形成第三端子。当温度低于室温时，连接到开关的温度传感器使电子流过镍箔以完成电路。这通过电阻加热迅速加热镍箔并使电池内部变暖。一旦电池内部温度高于室温，开关将打开，电流流入电池以快速充电。“我们电池的一个独特之处在于它可以进行加热，然后自动切换到充电，”王朝阳，William E.说。

Diefenderfer 机械工程系主任，化学工程教授，材料科学与工程教授，电化学发动机中心主任。“此外，已经在那里的车站无需更换。控制加热和充电是在电池内，而不是充电器。”

研究人员在本周的“美国国家科学院院刊”上报告了他们的原型测试结果。他们发现，他们的自加热电池可以在32华氏度时承受4,500次15分钟充电，只有20%的容量损失。这提供了大约280,000英里的驾驶和12.5年的寿命，比大多数保修期更长。

在相同条件下测试的传统电池在50次充电循环中损失了20%的容量。

锂离子电池在50华氏度下快速充电时会发生降解，因为锂离子不会顺利地与碳阳极结合，锂会沉积在阳极表面的尖峰上。这种锂电镀会降低电池容量，但也会导致电气尖峰和不安全的电池状况。目前，长而缓慢的充电是避免在50华氏度下镀锂的唯一方法。

无论是通过环境温度还是通过内部加热，加热到锂电镀阈值以上的电池都不会显示锂电镀并且不会损失容量。

“这种无处不在的快速充电方法还将允许制造商使用更轻，更安全的小型电池，”王说。