中国电池巨头宁德时代近期推出了一款新的快速充电电池，该公司表示，这款电池可以实现“充电10分钟，续航400公里（约250英里）”的超快充速度。这比目前几乎所有的电动汽车充电都快。宁德时代声称，计划在2023年底前商业化生产的这款新电池将“开启电动汽车超高速充电时代”。
电动汽车在全球新车销量中所占比例越来越大，2022年这一比例为14%。但许多司机仍然担心目前电池技术的水平有限，甚至在快速充电站也需要停车充电半小时以上，这让他们望而却步。电池材料的创新，如果与充电基础设施的进步相匹配，可能有助于模仿燃气汽车的便利性，并鼓励采用电动汽车。
图源：《麻省理工科技评论》官网
宁德时代是世界上最大的电动汽车电池制造商，该公司为特斯拉、梅赛德斯和大众等主要汽车制造商提供电池。
不久前发布的公告是该公司今年最新的一条备受瞩目的技术新闻。此外，该公司计划为飞机制造高能量密度的凝聚态电池，并大规模生产用钠代替锂制造的新型电动汽车电池。
能源研究公司BNEF的分析师Jiayan Shi表示，宁德时代的新型快速充电电池的速度将是竞争对手的两倍。特斯拉的快速充电在15分钟内可实现续航约320公里，即200英里。
专注于电池和储能技术的风险投资公司Volta Energy Technologies的首席技术官David Schroeder表示，一些商用电池已经达到了宁德时代上周宣布的速度。但这些电池用于固定式储能器等产品。宁德时代将率先在电动汽车中安装这些快速充电电池。
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对于锂离子电池，它们可以储存多少能量和充电速度之间往往存在着激烈的权衡。这些电池通常可以分为两类：“能量电池”和“动力电池”。能量电池优先考虑尽可能多的能量，这有助于在不增加太多体积的情况下扩大电动汽车的续航里程。另一方面，动力电池倾向于快速优先充电和放电，这有助于稳定电网的固定储能等用途。
现有的电池充电速度很快，但体积太大，无法在车上使用，可能无法续航数十万英里。能够快速充电、体积小、重量轻、寿命长的电池将是向前迈出的一步。
高容量和快速充电之间的权衡可以归结为被称为离子的带电分子在电池中移动的方式。当电池充电时，电流将锂离子从电池的一侧推向另一侧。然后，离子可以嵌入电池阳极部分的空间，在那里等待。当有人用电池为设备供电时，它们会冲回来，释放储存的电力。
为了增加电池的总电量，这些阳极可以用更厚的材料层制成，这意味着离子将有很大的空间插入。然而，在阳极较厚的电池中，一些存储空间将在层内较深，因此离子必须走得更远才能到达那里，从而减缓充电过程。为了加快充电速度，电池制造商可以缩小这些层，这样离子就不必走那么远。
材料创新可能有助于规避这种权衡。在宁德时代关于其快速充电电池的公告中，该公司提到了对阳极的几项更改，包括对石墨表面的修改和多层设计，以帮助缩短离子的路径并加快充电速度。
但能源咨询公司Wood Mackenzie的高级研究分析师Kevin Shang表示，不仅仅是阳极，电池的每个部分似乎都在加快充电速度。例如，该公司的发布还提到一种新的电解质（离子在电池中流动的液体），它可以提高导电性。Shang说，像宁德时代这样的电池巨头在推出新产品时，不一定指望任何一项创新，而是将大量的研发工作结合在一起，并将其整合为一种产品。
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Shang说，但关于这种电池以及它对汽车意味着什么，仍然存在疑问。宁德时代的声明称，这些电池可以用于续航里程700公里（430英里）的车辆，这意味着高能量密度。但目前还不清楚汽车和电池需要多大才能提供这样的续航里程。
此外，Schroeder说，更高的充电率通常意味着更短的寿命和更高的价格。在回答《麻省理工技术评论》关于新型快速充电电池寿命的书面问题时，宁德时代表示：“无论是否快速充电，我们产品的保修期都保持不变。”（据该网站介绍，目前的保修期为8年或80万公里。)该公司还表示，它“提高了成本效率”，但没有提供电池成本的详细信息。
最终，电池充电的速度不仅受到其设计的限制，还受到可用充电基础设施的限制。尽管中国在充电器安装方面一直处于世界领先地位，但仍需要更多的电动汽车充电器来满足日益增长的需求。也有可能需要新的充电器才能达到宁德时代新电池所能处理的充电速度，这给基础设施发展带来了更多挑战。
作者：Casey Crownhart
来源：《麻省理工科技评论》官网
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