近日，十三水
新能源与车辆工程系汽车能源电子实验室夏华荣教授课题组与合作者在极速快充动力电池及电动汽车应用研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Extreme-fast-charging Li-ion batteries via activation-energy regulation with a Li3PO4-Li2SO4-rich solid electrolyte interphase”为题发表于国际材料领域顶级期刊《Advanced Materials》。
电动汽车充电速度是制约新能源汽车进一步发展的关键因素之一。传统动力电池在高速充电过程中容易受到锂离子传输动力学限制，通常可通过加热的方式提高电池内部反应动力学，实现加热辅助的极速快充电池技术，但加热会额外消耗电能并增加电池热失控的风险。为实现室温下极速快充电池技术（兼顾高能量密度、极速充电、长循环寿命和极低电芯成本），团队提出活化能调控（Activation-Energy Regulation，AER）策略，通过电解液设计协同调控锂离子溶剂化环境和固态电解质界面膜（SEI）化学组成，降低界面锂离子传输的表观活化能，从而实现无需外部加热的室温极速充电电池技术。
研究表明，所构建的富含Li3PO4和Li2SO4相关组分的SEI可将界面锂离子传输相关的表观活化能由39.1 kJ mol−1降低至21.3 kJ mol−1。在此基础上，团队进一步开展了大容量动力电池的工程化验证，批量生产出51.6 Ah软包电池。在25 ℃条件下，该电芯可在10.5分钟内补能208.7 Wh kg-1，并在极速充电工况下实现循环超过3000次后仍保持81.5%的初始能量。
在电池系统集成及整车应用方面，团队进一步采用上述电芯组装构建了94 kWh动力电池包，并搭载到商用电动汽车开展实车验证。电池包可在11.77分钟内由5%充电至85% SOC，实现每分钟增加36.0 km续航里程的补能速率。该研究实现了从电解液设计与界面调控、大容量高功率电芯生产，到动力电池系统集成及电动汽车应用的跨尺度验证，为室温极速充电动力电池及新一代电动汽车快速充电技术的发展提供了新的技术路径。
该成果融合车辆工程、先进电池材料与先进制造等多学科技术，为提升新能源汽车补能效率、推动电动汽车极速快充技术发展提供了重要支撑。
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该工作的主要合作者包括英国皇家学会、德国国家科十三水
、新加坡国家科十三水
和新加坡工程院四院院士、新加坡南洋理工大学杰出大学教授陈晓东院士，中国汽车工程学会首批会士、广汽研究院首任院长、广州巨湾技研有限公司董事长黄向东教授，广州巨湾技研有限公司首席科学家、天津师范大学毛文峰教授，天津师范大学艾果教授等。原文链接：//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.75045
《Advanced Materials》是德国Wiley出版集团旗下在工程与计算大学科、材料与化学大领域的顶级期刊，在国际材料领域科研界享有盛誉。该期刊收录材料研究领域最前沿的高水平论文，是材料科学领域最具影响力的期刊之一。目前最新影响因子为29.1，接收率仅有10%—15%。
汽车能源电子实验室面向新能源汽车与智能车辆发展需求，聚焦动力电池与汽车能源电子领域的关键科学问题及工程技术难题，重点围绕三大方向开展研究：高功率高安全电池、汽车电子嵌入式系统与高速电子学、极速快充电池管理系统设计与集成。实验室依托 “电池—电子—系统—智能” 的交叉研究思路，构建覆盖高性能动力电池、高速电子器件到高可靠电池系统的完整技术体系，为新能源汽车高效补能、安全运行与智能能源管理提供技术支撑。
