科学家揭示快速充电锂离子电池的物理原理：新方法或将使电动汽车充电时间缩短五倍

对于电动汽车的爱好者来说，充电时间的长短无疑是一大痛点。特斯拉的80%电量充电时间长达40分钟，这让科学界长久以来认为电池充电速度的物理限制似乎无法逾越。然而，犹他大学的化学工程助理教授陶高却带来了令人振奋的新发现，为快速充电的电池研发开辟了新的可能。

陶高的研究成果在《焦耳》科学期刊上发表，他曾在麻省理工学院马丁·巴赞特教授的指导下进行博士后研究。目前，陶高在犹他大学致力于研发更为先进的锂离子电池，他们的目标是实现充电时间的显著缩短，而不再是漫长等待。

“这项理解为未来的工程挑战指明了方向，”陶高解释，“我们清楚地知道需要在何处着力，接下来的每一步都充满可能性。”

锂离子电池凭借其高能量密度、轻便和持久的寿命，已成为电子设备和电动车的首选。然而，充电速度受限于“镀锂”现象，即锂离子过快进入石墨颗粒时的副反应。陶高将这一过程比作乒乓球在桌面上的运动，快速的锂离子移动若超过石墨颗粒的接纳能力，就可能导致电池过热甚至爆炸。他的突破在于揭示了控制这一现象的物理原理，为电池安全充电速度的提升提供了理论依据。

陶高的实验创新性地可视化了充电过程中负极的动态，使得研究人员能够实时观察电池充电过程，从而找到了改进策略。“我们有望制造出充电速度比常规快五倍的汽车电池，甚至在十分钟内完成，同时保证安全和电池寿命。”他满怀期待地说，当前的快速充电往往需要半小时以上，而智能手机只需10分钟即可充满。

随着锂离子充电科学的进步，陶高和他的团队预见到，未来三至五年，手机电池将有显著提升，而电动车的充电速度最快将在五到十年内突破性飞跃。这一新领域的突破无疑为电动汽车时代带来了光明的前景，充电不再是出行的羁绊，而是便捷与效率的体现。