未来技术

新型“掺杂”固态电池可以在短短9分钟内充满80%的电量

目前的成功仅限于实验室，但研究结果标志着电池研究人员开发未来电动汽车电池的方式发生了“范式转变”

中国和加州的教授一直在服用兴奋剂。不是在‘竞技运动员’的意义上，没有--他们一直在应用新的方法来催化固态锂离子电池的化学作用，而且已经解决了问题。他们的电池在短短9分钟内可靠地充电到80%，可能预示着电动汽车电池更光明的未来。

做好准备：它将非常高地跳入一个非常深的核心科学高峰的池子里，游一游，绕过这个根本性的转变，远离这个日益折磨人的类比。

在研究人员测试的所有不同材料中，他们发现硫掺杂磷阳极与锂钴氧化物阴极的结合给出了最好的数字。用你可以理解的语言来说，一个302Wh/kg的高能量密度电池在不到10分钟的时间里获得了80%的电量。

在此背景下，特斯拉Model 3使用的松下21700电池的重量能量密度为253Wh/kg，可以在大约25分钟内充电到80%。差不多半个小时降到不到十分钟？是时候让克拉克森改弦更张了。

为了更准确地了解是什么化学造成了这种飞跃，让我们测试一下你的基础知识。你已经知道电池有正极、负极和电解液，对吗？太棒了。

通常，今天的锂离子电动汽车电池是由锂镍锰钴(Li-NMC)组合或锂-铁-磷酸(LFP)组合制成的-这些都是阴极上的元素。阳极通常是由石墨和硅制成的，最近，实验室一直在研究磷的。

你还知道，电解液要么是液体，要么(在不久的将来)是固态的，它的存在是为了帮助锂离子移动。还要理解的是，钴和锰的存在有助于稳定其他元素之间的化学反应。就像重量级拳击比赛中的裁判一样，他们让行动发生，但让事情得到控制。

总而言之，中国科技大学和加州大学的科学家们在《美国化学研究杂志》上发表了他们的研究成果，他们在一种被称为电催化的过程中使用了杂原子掺杂。听起来真是个有趣的周五之夜，不是吗？

传统上，只有在有气体或液体电解液的情况下才会使用这种形式的催化--而且很少是固态电解液。再也不会了。[深呼吸]这些聪明的家伙设计出了关键的‘杂原子掺杂’方法，将硼注入硅电极，将硫注入磷电极，注入固体电解液电池。添加这些元素削弱了原子之间的键，使锂离子能够更快地加入派对。而这对我们狭小的大脑意味着什么，基本上就是真正的快速充电。

你看，电极材料的强键减慢了充电速度，也就是锂离子化(更科学地说，锂离子化)变得更难。如果这是第一次约会中最书呆子的一集，英国最可爱的酒吧老板梅林·格里菲斯就是最棒的，他用一瓶2018年的夏敦埃酒更快地产生了化学反应。

显然，这些都是基于实验室的东西，在现实世界中扩大和推广要困难得多，但知道某人重视你的时间是有用的，对吗？

*(还有隔膜，是的，是的，谢谢书呆子-尽管记住，在固态电池中，由玻璃、聚合物或陶瓷制成的电解液也可以充当隔膜)