眾所周知,現在新能源車滲透率都這么高了,但還是有不少人在持幣觀望。
原因嘛大家也都明白,拋開安全性啥的不說,電池的壽命焦慮絕對榜上有名——想想哈,咱這手機電池用幾年都 “ 續航尿崩 ” ,那要是車上的電池,不得崩的更多。
到時候不但電池換不起、賣車還掉價多,擱誰心里能不犯嘀咕。
但!是!大的要來了,就在前幾天,復旦大學的科學家們在《 Nature 》上發了一篇逆天文章,直接給鋰電池行業整沸騰了。
簡單來說,他們整出來一個比較離譜的操作:給電池打針續命。
老電池不是容易衰減成戰五渣了嘛,不要緊,現在只要扎一針 " 神仙水 " ,就能讓你的老伙計直接穢土轉生,重返巔峰性能直接拉回出廠狀態,別說續命 +1s ,就算 +114514s 都沒啥問題。。。
說實話,剛看到這個新聞的時候差評君也驚了,這要真能實現,那不比油車的燃油寶還牛逼?不過本著嚴謹態度,咱還是得扒一扒《 Nature 》的原論文考證一下。
然而等哥們下載完研究了一番以后,才發現這電池 “ 燃油寶 ” 比哥們想象的還要狠。。。
具體怎么個狠法寧先別急,咱先簡單先復習下傳統鋰電池的 " 折壽 " 原理。。
眾所周知,電池充放電說白了就是鋰離子在正負極來回跑,但是你要用久了,這些鋰離子里就有掉隊的。
比方說本來該跑去陽極放電,結果中途跟別的元素反應了的;在負極沉淀下來變枝晶,刺穿電池隔膜引起短路的;跟電極材料反應變成固體 SEI 膜的。。。反正離子這玩意就是會越用越少,能干活的鋰少了,電池自然就沒勁兒了。
更慘的是,以前還只有結構適合容納鋰的材料才能當電極,比如石墨這種天生多孔的,但鋰離子要是都跑到石墨電極里,材料體積就會膨脹,影響電極壽命。
而那些結構穩定又便宜的材料,又因為沒法容納鋰離子,就只能坐冷板凳。
以往咱們講電池技術進步的時候,都是說電極材料上要怎么怎么更新,但這次復旦的專家們卻開了個新腦洞:
既然電池虛了是缺鋰,那咱直接給它靜脈注射不就完了?
不過這事雖然說著簡單粗暴,但做著可就難多了,得滿足一堆奇葩要求:
首先這東西是要跟電池內部發生化學反應,而光在反應這塊兒就有不少講究。
比方說,在電池充電時的電壓范圍里,化學反應要能進行,一般要求要在 2.8 - 4.3V 內;其次發生的化學反應必須是不可逆的,不然補充進去的鋰離子又會被消耗掉;而且這個反應后的產物還要能從電池里排出去,不影響電池里原來的化學環境。
除了這些,這種物質還得在電解液里能溶解;制造過程還要保證化學穩定性,別擱流水線上就炸了。
等到這些條件加起來,那就比砍一刀還難了,所以這也不怪以前的科學家沒人這么干。
不過,現在都 2025 年了,機器人都扭上大秧歌了,有些事還真不一定全靠人去干。
這次復旦大學的科學家們就是這么想的,他們先按照有機電化學的理論,挑出來 240 種看起來差不多能用的分子,完事兒把這些分子的基本特性告訴 AI ,讓 AI 幫忙計算出這些分子到底能不能放電池里面,最后再讓 AI 挑出一個最合適的分子出來。
聽起來好像 AI 把這些事都包圓了,實際倒沒大家想的這么夸張。因為這里人家科學家自己動手的地方也很多,比如用機器學習算法自己搭了一個計算模型,而不是現在市面上爆火的這些大模型。
總之,在 AI 的幫助下,最后科學家們找到了一個最合適的分子,叫LiSO ₂ CF ₃。
簡單來說,這貨就是個自帶鋰元素的 " 能量包 " ,當電池容量開始拉胯的時候,你一針扎下去就完了。然后當電池充電電壓沖到 2.8V 以上時,這個 LiSO₂ CF₃ 就會原地裂開,釋放出大量鋰離子補充損耗。
更厲害的是,這貨的分解產物是二氧化硫和氟碳氣體,這些氣體會直接從電池排氣孔溜走,根本不在電池里留宿,完美避開了污染內部環境的可能性。
找是找著了,但具體怎么樣,還得跟現實里練一練才知道啥樣。結果科學家們把這玩意一制造出來以后,就整體壓麻呆住了。
他們在實驗室里找了一節容量衰減到 85% 的磷酸鐵鋰電池,然后打了一針這個 “ 電池寶 ” 以后,電池容量是越用越多, 1824 次循環直接變成了 99.6% !
而且接下來又進行了 11818 次循環,完事兒容量還有 96.0% ,只掉了三個點。。。
這有多離譜呢,普通磷酸鐵鋰電池撐死循環 3000 次就該退役了,但只要打一針,循環 11818 次后還能剩 96% 。。。
按每天充一次電算,這電池能用 32 年,比車架壽命都長。以后怕是車都報廢了,電池還能拆下來給孫子當充電寶用。
而且根據測算,這種打針修復的成本只有造新電池的 1/150 ,這簡直就是把廢鐵變黃金的煉金術啊。。。
除了這個,更絕的是這技術直接把電池材料選擇的天花板給掀了。
還記得咱前面說的那些因為 " 存不住鋰 " 被雪藏的材料吧?比如硫化聚丙烯腈這種便宜大碗的材料,成本只有鈷基材料的五分之一,現在全都能重出江湖。
這篇論文里,科學家們就做一次實驗,把正極材料全換成不含鋰的硫化物,然后在電解液里溶解 LiSO ₂ CF ₃。
結果這波操作下來電池性能直接原地起飛,傳統鋰電池能量密度也就 200-300Wh/kg 的水平,但用了這招的無正極電池直接飆到 1192Wh/kg ,比特斯拉 4680 電池還高出三四倍。
要按這數據換算,這如果塞進電動車里,續航怕不是能破 2000 公里,別說充電焦慮,加油站老板怕不是得連夜改行做充電樁。
聽起來是真牛逼,不過兄弟們也別急著把油車賣了。
畢竟這技術現在還卡在實驗室階段,還沒到工廠生產,要是全都靠實驗室里的博士生們手工提純,車企財務總監聽了估計能當場心梗。雖說現在有 AI 幫忙,但這玩意的持續研發還得靠科研民工們爆肝。
還有一個問題是,雖然論文里說這技術能把鋰枝晶問題緩解不少,但終究沒徹底解決這個鋰電池界的祖傳老六,如何防止枝晶引起短路,也是行業內目前都不好解決的問題。
而且電解液的消耗, SEI 膜生成的這些根本問題也都沒得到解決,再加上每次補鋰都會排出二氧化硫和氟碳氣體,這玩意處理不好怕是要被環保局請喝茶。
所以玩意實際上算是現在這些液體電池的一個大版本補丁,但行業內未來發力的方向,應該還是固態電池。
不過不管怎么說,這次突破絕對給電池界開了個新副本。以前咱們修電池就像給破屋補漏,越修越破;現在直接是給打上五號化合物了,邊用邊修還能越用越新。
照這個趨勢發展,《 賽博朋克 2077 》里能自我修復的義體電池,指不定再過些年就搬到你的電動車上了。
至于現在還在考慮買電車的車主,建議咱要么還是趁這幾年早點決定,要么就再等上幾年。
等這技術,還有固態電池啥的量產了,新能源車怕是要開啟新一輪狂暴模式了,到時候別說加油站,怕是中石化都得轉型賣充電樁了。
本文來源:差評
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