電動車銷量一路攀升,很多人卻在電池安全上卡住了。鋰離子電池是主力,為了延長續航,企業不斷提高能量密度,離子活動更活躍,風險也跟著上來。用戶反饋里電池問題占比不小,主要是充電發熱和實際里程打折。選長續航的車怕突然出狀況,挑穩妥的又擔心半路沒電,這種糾結讓不少人猶豫。
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鋰枝晶就是安全隱患的核心。充電時鋰離子從正極移到負極,正常該均勻鋪開,可負極表面總有不平整的地方,離子愛往局部聚集。時間一長就形成針狀突起,這些突起不斷延伸,戳破隔膜后正負極直接接觸,短路產生高溫,熱量擴散就容易起火。不少高能量電池案例拆解后都能看到類似結構。
過去解決枝晶的辦法多集中在化學層面。涂層試圖擋住突起,但厚度控制難,厚了離子通不過,薄了擋不住。固態電解質方案想徹底固定離子,材料卻容易裂開,界面電阻大,制造費用也高。行業把目光集中到固態電池上,以為那是徹底出路,可實際從實驗室到量產,材料穩定性和兼容性問題拖了很久。
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韓國浦項科技大學這次走了一條不同路徑。他們沒有繼續全固態路線,而是用磁場從物理角度引導離子。研究團隊在2025年10月8日把成果發到《能源與環境科學》期刊上,提出磁轉換陽極設計。領頭人是金元培教授,成員包括宋圭康和金敏浩等人。
陽極材料選用錳鐵氧體這種轉換型化合物,外面加一層導電碳。鋰離子嵌入過程中,材料發生轉換反應,生成鐵磁性金屬納米顆粒,這些顆粒嵌在親鋰的氧化鋰基體里面。外部施加磁場后,納米顆粒像小磁鐵一樣排列起來,形成局域微磁場。
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帶電鋰離子在磁場作用下受到洛倫茲力,運動軌跡被分散,不會扎堆。離子通量變得均勻,成核勢壘也一致化,沉積層因此平整致密,沒有尖刺生長。原位X射線微觀成像和模擬計算都證實了這個過程,即使在較高沉積速率下也能保持穩定形態。
這種陽極的可逆容量遠高于傳統石墨負極。循環測試顯示,充放電多次后效率保持在高位,全電池配置也驗證了長期可靠性。它同時利用了轉換化學的表面電容特性,進一步提升了儲能能力。整個體系還是混合鋰離子和鋰金屬存儲機制,在現有電池架構上做針對性調整。
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車企最看重的一點是,這技術不用推倒重來生產線。固態電池需要全新材料和工藝,改造成本巨大,而磁轉換只需在陽極環節優化,兼容性好得多。磁場強度適中就能起作用,不會過度影響其他部件。
實際應用中還有幾個工程難題要過。電池包里怎么均勻布置磁場,高溫振動環境下材料會不會退磁,磁場對車輛電子系統的干擾如何屏蔽,這些都需要反復驗證。回收時磁性部件的處理流程也得提前規劃。
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行業里很多人原本只盯著固態電池,現在看到物理調控也能解決問題,思路打開了。現有鋰離子電池生產線龐大,任何小改動都能快速放大效益,這項技術正好踩在這個點上。消費者關心的續航和安全不再完全對立。
如果技術順利落地,高能量密度電池的安全性會明顯改善。電動車一次充電跑更遠,同時熱失控風險降低,停車場或者充電站的事故頻率可能下降。用戶選車時不用再在兩個缺點里挑一個。
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當然,任何新東西都要經過時間檢驗。電池重量會不會因為磁性材料略有增加,整車集成后表現如何,這些細節還得實測。團隊的跨界思路本身就值得注意,從材料物理角度切入電池難題,避開了純化學路線的瓶頸。
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這項磁轉換技術提醒大家,解決電池問題不一定非得走極端路線。有時候借用現有物理規律,就能把離子行為管得更聽話。未來三五年內,如果工程化進展順利,市場可能會迎來一批既跑得遠又穩妥的新車型。
普通車主最實際的期待就是,車子日常用著放心,充電不用提心吊膽。韓國這次的研究雖然還在早期,但已經顯示出降低自燃隱患的潛力。行業多一條技術路徑,總比一條路走到黑好。
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