这种电解液可防止电极在快充过程中变干。
锂离子在充电电池内部并不是单独移动的。它们会携带溶剂分子一起运动，而这种运动可能导致电极缺少所需的液体。马里兰大学的研究人员如今重新设计了一种电解液，以解决这一被忽视的快充障碍。团队在4安时软包电池中测试了这种化学体系，12.8分钟达到80%电量，14.7分钟达到90%电量。这项研究通过改变电池化学体系，为缩短电动汽车充电停留时间提供了一条路径。
这项工作由杰出大学教授Chunsheng Wang实验室的研究员Chang-Xin Zhao领导，旨在解决一个实际挑战：让充电时间更接近司机加满汽油所需的几分钟。研究人员现在的目标是进一步缩短等待时间，降至约10分钟。
充电中隐藏的阻力
充电过程中，锂离子通过电解液从电池正极移动到负极。沿途，它们会带上溶剂分子，并把这些溶剂分子拉向同一方向。
在较慢的充电速度下，溶剂可以回流到多孔正极中，补充已经移走的溶剂。然而，当充电加速时，这种回流难以跟上。电极开始变干，充电速度明显下降。
这种现象被称为电渗拖曳，研究燃料电池的研究人员早已熟悉。直到这项由马里兰大学牵头的研究之前，它在锂离子电池中的作用一直被忽视。
此前实现更快充电的方法主要集中在改变电极结构上。但这些改变可能降低电池储存的能量，形成团队希望避免的权衡。
改变溶剂的行为方式
研究人员在电解液的溶剂分子中加入了含氟化学基团。这削弱了溶剂与锂离子之间的吸引力，同时帮助溶剂更容易回流到正极中。
这一改变降低了电极在快速充电过程中变干的可能性。
在软包电池中的测试实现了在美国能源部设定的15分钟以内目标内充至80%电量。
该电池也在这一时间窗口内达到了90%电量，不过研究人员指出，在不损害其他性能方面的情况下快速充满仍然困难。
所展示的结果来自小型软包电池，而非完整的电动汽车电池包。这些结果为重新设计的电解液建立了实验室结果，但仍需要进一步开发。
目标是“喝杯咖啡长度”的停留
Wang的下一个目标是将这种氟化溶剂与他团队开发的一种自适应电解液结合。该电解液会分离，以保护两个电极免受快充带来的压力。
“等你喝完咖啡时，车辆就充好电了。这就是我们想要实现的目标。”Zhao说。
充电速度只是更广泛研究工作的一部分。团队还希望电池在闲置时寿命更长，并能在更宽的温度范围内工作。
“我们希望制造一种能满足所有要求、且不牺牲任何性能的电池。这就是我们的目标。”Wang说。
这项研究发表在《Science》期刊上。
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