据外媒报道，密歇根大学（University of Michigan）工程师开发出一种改进的电动汽车电池制造工艺，可以在寒冷天气下实现长续航里程和快速充电，解决让潜在电动汽车买家望而却步的问题。相关论文已发表在期刊《Joule》。

图片来源：密歇根大学

“我们设想这种方法是电动汽车电池制造商可以采用的，而无需对现有工厂进行重大改造，”密歇根大学机械工程和材料科学与工程副教授、该论文的通讯作者Neil Dasgupta表示。“我们首次展示了一种在低温下同时实现极速充电的方法，同时又不牺牲锂离子电池的能量密度。”

以这种方式制造的锂离子电动汽车电池在低至14°F（-10°C）的温度下充电速度可提高500%。该团队展示的结构和涂层可防止在电池电极上形成影响性能的锂镀层。因此，经过这些改进的电池即使在极冷的温度下快速充电100次后仍能保持97%的容量。

目前的电动汽车电池通过液体电解质在电极之间来回移动锂离子来存储和释放电能。在低温下，离子的这种移动会减慢，从而降低电池电量和充电速度。

为了延长续航里程，汽车制造商增加了电池中使用的电极厚度。虽然这让他们能够保证两次充电之间行驶更长的时间，但这也使得一些锂难以获取，导致充电速度变慢，在给定电池重量的情况下，电量也会减少。

此前，Dasgupta的团队通过在阳极（充电过程中接收锂离子的电极）中创建大约40微米大小的通道来提高电池的充电能力。用激光轰击石墨使其穿孔，使锂离子能够更快地找到停留的地方，甚至在电极深处，从而确保更均匀的充电。

这大大加快了室温充电速度，但冷充电仍然效率低下。该团队发现了问题：电极表面形成的化学层与电解质发生反应。Dasgupta将这种行为比作黄油：无论是热的还是冷的，都可以用刀切开，但冷的黄油就很难切开。如果试图通过那层快速充电，锂金属就会像交通堵塞一样在阳极上堆积。

“这种镀层会阻止整个电极充电，从而再次降低电池的能量容量，”密歇根大学机械工程高级研究员、这项研究的合著者Manoj Jangid说道。

该团队需要防止形成该表面层。他们通过在电池上涂上一层由硼酸锂碳酸盐制成的玻璃状材料（厚度约为20纳米）来实现这一点。添加这种涂层可显著加快冷充电速度，当与通道结合使用时，该团队的测试电池在零度以下的温度下充电速度提高了500%。

“通过3D架构和人工界面之间的协同作用，这项工作可以同时解决低温快速充电以实现长距离驾驶的三难困境，”机械工程专业新毕业的博士生、这项研究的第一作者Tae Cho说道。

在过去的二十年里，随着消费者寻求更好的环保选择，电动汽车在道路上变得越来越普遍，但AAA调查结果显示，这种势头很难维持。从2023年到2024年，“可能”或“非常可能”购买新电动汽车或二手电动汽车的美国成年人数量从23%下降到18%。

63%的人表示，他们“不太可能”或“非常不可能”购买电动汽车作为下一辆汽车。部分担忧是冬季续航里程下降，以及充电速度变慢。

“即使是快速充电，给电动汽车电池充电也需要30到40分钟，而冬天充电时间会增加到一个多小时。这是我们想要解决的痛点，”Dasgupta表示。