為了縮短電動汽車的插電等待時間，中科大研究團隊一直在積極尋找新方案。比如在 2022 年 4 月 27 日發表於《科學進展》期刊上的一篇文章中，研究人員就介紹了《通過雙梯度結構設計以實現疾速充電的鋰離子電池》。作為 EV 動力電池研究的一項重大突破，這種新型鋰離子電池可在 6 分鐘內充入 60% 的電量！
研究配圖 – 1：不同電極結構的濃度極化分析 / 不同電流密度下的模擬石墨顆粒利用率
拖累傳統 EV 動力電池普及的一大阻礙，就是補能速度遠遠落後於傳統燃油車型。而這項研究的突破口，就在於鋰離子電池的陽極材料上（能夠維持更多能量和更快地充電）。
研究配圖 – 2：厚雙梯度 / 無規石墨負極的微觀結構表徵與電化學性能評估
一種激動人心的可能性，包括使用純鋰金屬取代傳統的石墨與銅的混合物，這種“理想材料”可實現十倍於當前儲能裝置的容量。
其它有趣的例子，包括將實驗性的納米球引入陽極以提升容量。或完全取消陽極，以製造更加緊湊、實惠的電池。
研究配圖 – 3：[email protected] 陽極在實物全電池中的快充性能評估
該研究涉及使用一種新穎的多孔結構來改進標準陽極，並於其中散布一定尺寸的石墨顆粒 —— 其旨在粒子級理論模型、來確定可解決當今陽極無序性質的最佳排列。
該特徵空間意味着電池無法良好地進行快速充電，不過得益於陽極中不同尺寸顆粒和空間的立項分佈，研究團隊還為其引入了銅質納米線和塗層，並通過冷熱處理來形成新型理想中的組件。
研究配圖 – 4：新材料與石墨負極的快充性能 / 能量密度比較
TechXplore 指出，通過將新型陽極集成到標準的鋰離子電池中，電池只需 5.6 分鐘、即可充入六成的電量。即使充到 80%，也只需 11.4 分鐘的時間。
顯然，若順利推廣開來，這項疾速鋰離子充電技術可為美國能源部提出的“10 英里（16 公里）/ 分鐘”快充願景提供有力的支撐。
感興趣的朋友，可移步至《Scientific Advances》查閱《Extremely fast-charging lithium ion battery enabled by dual-gradient structure design》全文。