也許當(dāng)擁有一輛純電動(dòng)汽車最令人沮喪的就是電池充滿電需要多長(zhǎng)時(shí)間。以特斯拉為例，使用最強(qiáng)大的充電站將其充電至80%的容量需要大約40分鐘。

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為物理定律限制了安全給電池充電的速度，但猶他大學(xué)化學(xué)工程助理教授陶高的一項(xiàng)新研究為創(chuàng)造一種短時(shí)間內(nèi)充電的電池打開(kāi)了大門。

猶他大學(xué)化學(xué)工程系助理教授陶高已經(jīng)對(duì)鋰離子電池的本質(zhì)有了更多的了解，鋰離子電池可能導(dǎo)致電池的充電速度比以前快得多。

高教授的研究在科學(xué)雜志《焦耳》上發(fā)表的一篇新論文中有詳細(xì)介紹。高曉松是麻省理工學(xué)院的博士后研究員，在麻省理工學(xué)院化學(xué)工程教授馬丁·巴贊特的指導(dǎo)下進(jìn)行了這項(xiàng)研究。高現(xiàn)在正在猶他大學(xué)進(jìn)行這項(xiàng)研究，他在那里進(jìn)一步開(kāi)發(fā)能夠快速充電的先進(jìn)鋰離子電池。

這一認(rèn)識(shí)為未來(lái)解決這一挑戰(zhàn)所需的工程工作奠定了基礎(chǔ)，高說(shuō)，現(xiàn)在我們知道該去哪兒了。對(duì)于需要做什么，我們有一個(gè)清晰的愿景。

鋰離子電池因其高能量密度、低重量和長(zhǎng)壽命而成為便攜式電子產(chǎn)品和全電動(dòng)汽車的熱門選擇。它們也被用于筆記本電腦、便攜式電器和太陽(yáng)能存儲(chǔ)。

但是鋰離子電池的充電速度會(huì)被一種叫做“鋰電鍍”的現(xiàn)象所阻礙，這是一種副作用，當(dāng)鋰離子過(guò)快地注入石墨粒子時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況。高將鋰離子電池的操作比作在桌子上來(lái)回拍打的乒乓球。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極移動(dòng)到負(fù)極。充電速率與球的運(yùn)動(dòng)速度相似。高解釋說(shuō)，當(dāng)鋰離子移動(dòng)過(guò)快，電池中的石墨顆粒無(wú)法捕捉到它時(shí)，就會(huì)發(fā)生鋰電鍍。在充電時(shí)，這可能是危險(xiǎn)的，會(huì)導(dǎo)致電池著火或爆炸，所以這限制了電池的充電速度。它也會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電池，限制其使用壽命。

高的發(fā)現(xiàn)揭示了控制電池充電過(guò)程中石墨粒子中電鍍鋰現(xiàn)象的重要物理規(guī)律，并使電池運(yùn)行過(guò)程中電鍍鋰的預(yù)測(cè)成為可能。

我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以看到負(fù)極在充電過(guò)程中發(fā)生了什么。我們可以看到石墨粒子作為負(fù)極材料，我們可以實(shí)時(shí)看到電池充電過(guò)程中發(fā)生了什么，他補(bǔ)充說(shuō)，現(xiàn)在我們理解了其中的物理原理。這為我們解決這一限制并改善電池充電性能提供了方向。

高相信，有了這一新認(rèn)識(shí)，新技術(shù)可以創(chuàng)造出一種汽車電池，它可以以比正常速度快5倍的速度充滿電，或只需10分鐘多一點(diǎn)，而不會(huì)有危險(xiǎn)或過(guò)快退化的風(fēng)險(xiǎn)。他說(shuō)，用最快的充電器充電通常需要半個(gè)多小時(shí)，而充滿電也只需要10分鐘。

現(xiàn)在，高和他的研究人員對(duì)鋰離子充電背后的科學(xué)有了更好的了解，他相信我們可以在3到5年內(nèi)看到手機(jī)有更好的電池，在5到10年內(nèi)看到全電動(dòng)汽車有更好的電池。