新型锂电池5分钟充满！电动车里程焦虑终于可以消除了

康奈尔大学的工程师发明了一种新型锂电池，充电时间不超过五分钟，比市场上任何此类电池都要快，同时在长时间的充电和放电周期内保持稳定的性能。这一突破可以缓解驾驶员的“里程焦虑”，他们担心电动汽车如果不费时充电就无法长途行驶。

工程学教授兼院长林登·阿彻 (Lynden Archer) 表示：“与电池的成本和性能等其他障碍相比，里程焦虑是交通电气化的一个更大障碍，我们已经找到了一种通过合理的电极设计来消除它的途径。如果你可以在五分钟内给电动汽车电池充满电，那么你将不需要拥有足够大的电池来行驶 300 英里。你可以接受更小容量的电池，这可以降低电动汽车的成本，实现更广泛的采用。”

该团队的论文“锂电池中的快速充电、长时间存储”发表在《焦耳》杂志上。主要作者是化学与生物分子工程博士生金硕（音）。

锂离子电池是电动汽车和智能手机最流行的供电方式之一。这些电池重量轻、可靠且相对节能。然而，它们充电需要几个小时，并且缺乏处理大电流浪涌的能力。

研究人员指出，铟是一种非常有前途的快速充电电池材料。铟是一种软金属，主要用于制造触摸屏显示器和太阳能电池板的氧化铟锡涂层。

这项新研究表明，作为电池阳极，铟具有两个关键特性：极低的迁移能垒，它决定了离子在固态中扩散的速率；和适度的交换电流密度，这与阳极中离子的还原速率有关。

这些品质的结合——快速扩散和缓慢的表面反应动力学——对于快速充电和长期存储至关重要。

“关键的创新是我们发现了一种设计原理，允许电池阳极的金属离子自由移动，找到正确的配置，然后才参与电荷存储反应。”阿彻说，“最终的结果是，在每个充电周期中，电极都处于稳定的形态状态。这正是使我们的新型快速充电电池能够重复充电和放电数千个周期的能力。”

该技术与道路上的无线感应充电相结合，将缩小电池的尺寸和成本，使电动交通成为驾驶员更可行的选择。然而，这并不意味着铟阳极是完美的，甚至是实用的。

阿彻解释道，“虽然这个结果令人兴奋，因为它教会我们如何获得快速充电电池，但铟很重，其中存在计算化学建模的机会，也许可以使用生成式人工智能工具，以了解其他轻质材料化学物质可能实现相同的本质上较低的 Damköhler 数。例如，是否存在我们从未研究过的金属合金，它们具有所需的特性？这就是我的满意之处，因为有一个通用原则在起作用，它允许任何人设计出更好的电池阳极，从而实现比最先进技术更快的充电速率。”