中國電池巨頭寧德時(shí)代近期推出了一款新的快速充電電池，該公司表示，這款電池可以實(shí)現(xiàn)“充電10分鐘，續(xù)航400公里（約250英里）”的超快充速度。這比目前幾乎所有的電動(dòng)汽車充電都快。寧德時(shí)代聲稱，計(jì)劃在2023年底前商業(yè)化生產(chǎn)的這款新電池將“開啟電動(dòng)汽車超高速充電時(shí)代”。
電動(dòng)汽車在全球新車銷量中所占比例越來越大，2022年這一比例為14%。但許多司機(jī)仍然擔(dān)心目前電池技術(shù)的水平有限，甚至在快速充電站也需要停車充電半小時(shí)以上，這讓他們望而卻步。電池材料的創(chuàng)新，如果與充電基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)步相匹配，可能有助于模仿燃?xì)馄嚨谋憷裕⒐膭?lì)采用電動(dòng)汽車。
圖源：《麻省理工科技評(píng)論》官網(wǎng)
寧德時(shí)代是世界上最大的電動(dòng)汽車電池制造商，該公司為特斯拉、梅賽德斯和大眾等主要汽車制造商提供電池。
不久前發(fā)布的公告是該公司今年最新的一條備受矚目的技術(shù)新聞。此外，該公司計(jì)劃為飛機(jī)制造高能量密度的凝聚態(tài)電池，并大規(guī)模生產(chǎn)用鈉代替鋰制造的新型電動(dòng)汽車電池。
能源研究公司BNEF的分析師Jiayan Shi表示，寧德時(shí)代的新型快速充電電池的速度將是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的兩倍。特斯拉的快速充電在15分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn)續(xù)航約320公里，即200英里。
專注于電池和儲(chǔ)能技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)投資公司Volta Energy Technologies的首席技術(shù)官David Schroeder表示，一些商用電池已經(jīng)達(dá)到了寧德時(shí)代上周宣布的速度。但這些電池用于固定式儲(chǔ)能器等產(chǎn)品。寧德時(shí)代將率先在電動(dòng)汽車中安裝這些快速充電電池。
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對(duì)于鋰離子電池，它們可以儲(chǔ)存多少能量和充電速度之間往往存在著激烈的權(quán)衡。這些電池通?？梢苑譃閮深悾骸澳芰侩姵亍焙汀皠?dòng)力電池”。能量電池優(yōu)先考慮盡可能多的能量，這有助于在不增加太多體積的情況下擴(kuò)大電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。另一方面，動(dòng)力電池傾向于快速優(yōu)先充電和放電，這有助于穩(wěn)定電網(wǎng)的固定儲(chǔ)能等用途。
現(xiàn)有的電池充電速度很快，但體積太大，無法在車上使用，可能無法續(xù)航數(shù)十萬英里。能夠快速充電、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)的電池將是向前邁出的一步。
高容量和快速充電之間的權(quán)衡可以歸結(jié)為被稱為離子的帶電分子在電池中移動(dòng)的方式。當(dāng)電池充電時(shí)，電流將鋰離子從電池的一側(cè)推向另一側(cè)。然后，離子可以嵌入電池陽極部分的空間，在那里等待。當(dāng)有人用電池為設(shè)備供電時(shí)，它們會(huì)沖回來，釋放儲(chǔ)存的電力。
為了增加電池的總電量，這些陽極可以用更厚的材料層制成，這意味著離子將有很大的空間插入。然而，在陽極較厚的電池中，一些存儲(chǔ)空間將在層內(nèi)較深，因此離子必須走得更遠(yuǎn)才能到達(dá)那里，從而減緩充電過程。為了加快充電速度，電池制造商可以縮小這些層，這樣離子就不必走那么遠(yuǎn)。
材料創(chuàng)新可能有助于規(guī)避這種權(quán)衡。在寧德時(shí)代關(guān)于其快速充電電池的公告中，該公司提到了對(duì)陽極的幾項(xiàng)更改，包括對(duì)石墨表面的修改和多層設(shè)計(jì)，以幫助縮短離子的路徑并加快充電速度。
但能源咨詢公司W(wǎng)ood Mackenzie的高級(jí)研究分析師Kevin Shang表示，不僅僅是陽極，電池的每個(gè)部分似乎都在加快充電速度。例如，該公司的發(fā)布還提到一種新的電解質(zhì)（離子在電池中流動(dòng)的液體），它可以提高導(dǎo)電性。Shang說，像寧德時(shí)代這樣的電池巨頭在推出新產(chǎn)品時(shí)，不一定指望任何一項(xiàng)創(chuàng)新，而是將大量的研發(fā)工作結(jié)合在一起，并將其整合為一種產(chǎn)品。
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Shang說，但關(guān)于這種電池以及它對(duì)汽車意味著什么，仍然存在疑問。寧德時(shí)代的聲明稱，這些電池可以用于續(xù)航里程700公里（430英里）的車輛，這意味著高能量密度。但目前還不清楚汽車和電池需要多大才能提供這樣的續(xù)航里程。
此外，Schroeder說，更高的充電率通常意味著更短的壽命和更高的價(jià)格。在回答《麻省理工技術(shù)評(píng)論》關(guān)于新型快速充電電池壽命的書面問題時(shí)，寧德時(shí)代表示：“無論是否快速充電，我們產(chǎn)品的保修期都保持不變?！保〒?jù)該網(wǎng)站介紹，目前的保修期為8年或80萬公里。)該公司還表示，它“提高了成本效率”，但沒有提供電池成本的詳細(xì)信息。
最終，電池充電的速度不僅受到其設(shè)計(jì)的限制，還受到可用充電基礎(chǔ)設(shè)施的限制。盡管中國在充電器安裝方面一直處于世界領(lǐng)先地位，但仍需要更多的電動(dòng)汽車充電器來滿足日益增長(zhǎng)的需求。也有可能需要新的充電器才能達(dá)到寧德時(shí)代新電池所能處理的充電速度，這給基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展帶來了更多挑戰(zhàn)。