10秒快速充电

麻省理工大学的材料学和工程学专家Gerbrand Ceder教授访谈

在英国的《自然》杂志上曾刊登了一篇关于名为“Battery materials for ultrafastcharging and discharging”(超快速充放电电池材料)的论文，这篇论文称使用新型材料制造的充电电池有望在数秒钟内完成充电。我们不难想象，如果这项新技术真能实现，那么它将给充电电池乃至整个电子产品行业带来一次惊人的变革。带着对这项具有革命意义新技术的好奇与期待。我们采访了这篇论文的缔造者，来自美国麻省理工大学的材料学和工程学专家格布兰德・塞达尔(GerbrandCedar)教授，由他来为我们解开谜团。

EF：你们的10秒快充电池的快速充电原理是什么?又是如何实现的?

Gerbrand Cedar：锂充电电池的基本原理是在充电时电池中携带电荷的锂离子全部运动到电池的一端，从而使充电电池中产生电压。但是传统锂电池的最大缺点就是携带电荷的锂离子穿过电池材料的运动速度太慢，这是目前为止所有充电电池充电速度慢的主要原因。我们在研究中发现，如果采用化合物磷酸锂铁作为充电电池材料，该化合物中的锂离子运动速度将提高许多倍。不过在实际的实验操作中，我们又发现了另一个问题：锂离子只能通过这种材料表面上的通道迅速进入材料，那些没有直接面对通道的锂离子难以进入材料内部，因为它们无法运动到通道入口处。这种奇怪的运动方式成为了新电池充电速度进一步提升的瓶颈，因此我们之后需要解决的问题是如何让尽可能多的带电锂离子在新材料表面同时运动。值得庆幸的是，我们做到了，我们在磷酸锂铁电池材料表面制造出了一种新型结构，这种结构由许多“通道”构成。而在向新电池材料施加电压的情况下，磷酸锂铁中锂离子可以在材料表面以超出我们想象的速度运动。

EF：快速充电是一个充满争议的技术，目前全世界都在展开研究，例如索尼MP3播放器充电只需要3分钟，与他们相比，你们的优势是什么?在技术、原理层面的差异又在哪里?

Gerbrand Cedar：无可否认一对于现在日益丰富的电子产品来说，快速充电技术是一块诱人的蛋糕，我的同行中也有研究这项技术的，不过现在一些已经上市的采用快速充电技术的产品，它们所采用的技术大多是在锂电池中尽可能地加入更多锂离子催化剂，这些催化剂能够提高锂离子在电池中的移动速度，从而实现快速充电，不过正如大家看到的，采用这种技术的产品有较大的局限性，它仅限于使用在耗电量较小的电子产品，如MP3上面，并且相对而言，使用快速充电模式的电子产品电池续航时间较短，比如说充电3分钟最多能使用3小时。而以磷酸锂铁为材料的新电池避免了这一缺陷，由新技术支持的快速充电电池续航时间不会缩短，而且它的使用寿命也不会受到影响。

EF：有很多评论认为快速充电技术是不会短期实现的，你们如何认为?

Gerbrand Cedar：在前面的问题中其实也提到了，现在市场上已经有采用快速充电技术的产品了，尽管那些技术也许还不成熟，可以透露的是，已经有公司对我们的技术表示出了兴趣，我们有信心这个技术会在不久的将来向世人展现出它的价值。

EF：在你们的研发成果中，手机的电池快充需要10秒，而汽车电池也只需要5分钟便可充好电。那么对于你们来说，这种快速充电技术在具体应用上，手机与汽车的实现难度是否一样?

Gerbrand Cedar：无论是哪种电子产品，快速充电电池的技术原理部是相同的，惟一不同的是，汽车比手机大得多，耗电量更大而已。(笑)也许今后我们可以看到美国的所有高速公路上除了汽车加油站还有汽车充电站吧!

EF：抛开技术方面。实现快速充电的商业应用有哪些难题，你们认为还需要多少年。快速充电技术才可以实现大规模应用?

Gerbrana Cedar：环保与新能源是一个主流话题，我们也一直在关注这方面的信息。我想说的是，快速充电技术不仅仅局限于目前我们所见的电子产品，今后的新能源产品会为它带来更广阔的应用空间。正如我刚才所说，也许以后全世界所有汽车加油站附近还得再开一家汽车充电站。(大笑)