機器之心報道

機器之心編輯部

哈佛研發的這項電池技術在擴展方面沒有任何基本限制，這可能會改變整個電池行業。

去年，來自哈佛大學的研究者開發了一種用于電動汽車的新型固態鋰電池，10-20 分鐘內就可以充滿電。現在，研究團隊表示這種自主研發的鋰電池又獲得了新的突破，僅需 3 分鐘就可以充滿電了，并宣布已經獲得哈佛大學的技術許可。由研究團隊成立的初創公司 Adden Energy 也完成了由 Primavera Capital Group 領投的 515 萬美元的種子輪融資。

初創公司 Adden Energy 由哈佛大學副教授李鑫、哈佛博士生 William Fitzhugh 和 Luhan Ye 于 2021 年創立，他們都參與了這項鋰電池技術的開發。值得一提的是，Primavera Capital 的創始人兼董事長 Fred Hu 也是 Adden Energy 的創始人之一。

據 Adden Energy 介紹，這種自主研發的鋰金屬電池使用壽命超過 10000 次，電池原型具有高能量密度和材料穩定性，并克服了一些鋰電池的安全問題，研究論文發表在《Nature》上。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03486-3

Adden Energy 計劃首先將電池研制成手掌大小的軟包電池，然后在未來三到五年內將其轉變為成熟的汽車電池。

Adden Energy CEO Fitzhugh 指出，2019 年美國 29% 的二氧化碳排放量來自交通運輸。發展電動汽車是應對氣候變化最有意義的做法之一，然而，廣泛普及電動汽車又需要耗費大量的電池來滿足消費者的各種需求。這就帶來新的問題，例如，37% 的美國家庭沒有車庫，因此無法長時間給車充電。為了使這一領域實現電氣化，電動汽車需要在與內燃機汽車相當的時間內充電，基本上就是在加油站所花費的時間。

鋰金屬電池的最大挑戰一直是化學反應。鋰電池在充電過程中將鋰離子從陰極移動到陽極。當陽極由鋰金屬制成時，表面會形成稱為枝晶的針狀結構。這些結構在電解質中生長，并刺穿分隔陽極和陰極的屏障，導致電池短路甚至著火。

為了克服這一挑戰，哈佛研究團隊設計了一種多層電池，在陽極和陰極之間夾入了不同穩定性的不同材料。他們通過新穎的結構和材料設計在枝晶造成損害之前阻止它們生長。因此，該設備可以在較長的使用壽命內保持其高性能。

電池的設計是怎樣的我們可以將電池想象成三明治。首先是面包：鋰金屬陽極，然后是生菜：石墨涂層，接下來，一層西紅柿：第一種電解質和一層培根：第二種電解質。用另一層西紅柿和最后一塊面包來充當陰極。

第一種電解質（化學名稱 Li_5.5PS_4.5Cl_1.5 或 LPSCI）對鋰更穩定，但容易發生枝晶穿透。第二種電解質（Li_10Ge_1P_2S_12 或 LGPS）對鋰的穩定性較差，但不受枝晶的影響。在這種設計中，枝晶可以通過石墨和第一電解液生長，但當它們到達第二電解液時就會停止生長。換句話說，枝晶在生菜和番茄中生長，但在培根處停止。培根屏障阻止枝晶穿過電池。

李鑫表示：「如果你想讓汽車實現電動化，固態電池是必經之路。我們正著手將這項技術商業化，因為我們相信這項技術與其他固態電池相比是獨一無二的。我們已經在實驗室條件下讓電池在使用壽命內實現了 5000 到 10000 次的充電循環，而現在同類產品中最好的電池也只能實現 2000 到 3000 次充電循環。并且我們的電池技術在擴展方面沒有任何基本限制。這可能會改變整個電池行業。」