為了實現(xiàn)電動汽車可以行駛1000英里或手機一次充電可以運行數(shù)天的愿景，大多數(shù)電池開發(fā)商正在競相生產(chǎn)在相同重量下可以儲存兩倍能量的電池。

大多數(shù)鋰離子電池的研究主要集中在提高能量密度上，但初創(chuàng)公司TyFast首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人GJ la O’表示，其研究所不同的是，通過在電池容量方面妥協(xié)，以實現(xiàn)快速充電和更長的生命周期。

該公司希望制造一種基于新型釩基陽極材料的電池，這種材料可以在3分鐘內(nèi)充電，并以能量密度為代價運行20000次充電循環(huán)。La O‘表示，能量密度可能是當(dāng)今電池的80%到90%。La O’和該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Haodong Liu計劃在6月初獲得的新Activate fellowship的幫助下開發(fā)一款商業(yè)產(chǎn)品。“我們的重點是比今天的鋰電池充電速度快20倍，壽命長20倍。這意味著，我們將提供與上一代設(shè)備相同的運行時間，但充電速度非常非?？?，以至于你忽略尺寸和能量密度?！?/p>

這種折衷方案適用于其預(yù)期的始終在線、高利用率的應(yīng)用，例如需要全天候工作的自動倉庫或交付機器人。Tyfast的電池可以通過非常短的快速完成充電來實現(xiàn)這一點。

“今天的機器人平臺利用電池組，可以運行8到10個小時，”研究人員表示，“如果你有一個更快的充電電池，那么相當(dāng)于一個可以運行4到5小時的電池組。更小的電池組將意味著機器人每次旅行攜帶更多的負載，因此它將更有效率?！?/p>

鋰離子電池的充電時間受鋰離子進出陽極的速度限制。通常用于陽極的石墨現(xiàn)在具有平面結(jié)構(gòu)，離子在層間滑動。

Tyfast取而代之的是一種由鋰釩氧化物制成的陽極，這種材料具有類似于食鹽的3D晶體結(jié)構(gòu)。離子以三維形式在晶體中移動，使傳輸速度達到石墨的10倍。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程師、Tyfast聯(lián)合創(chuàng)始人Ping Liu等人于2020年在《自然》雜志上首次報道了LVO陽極，該陽極在充電和放電時的膨脹和收縮也小于石墨。石墨的體積變化率高達10%，而LVO的膨脹率不到2%。la O’解釋說，“這可以減少陽極的機械和化學(xué)損傷，延長電池壽命。我們的技術(shù)正試圖克服石墨設(shè)定的這種材料限制?！?/p>

然而，按重量計，石墨可以比LVO容納更多的離子，從而提供更高的電池能量密度。一些公司正在開發(fā)納米工程硅或鋰金屬陽極，其能量密度將是石墨的兩倍，以實現(xiàn)更長的電動汽車行駛里程。這些材料的挑戰(zhàn)還在于其極高的體積膨脹，可能會使陽極破裂。

Tyfast的LVO陽極可能更堅固，但其更高的成本可能是其缺點。它的價格幾乎是石墨的兩倍，每公斤超過20美元。la O’表示，具有LVO陽極和鎳錳鈷（NMC）陰極的電池將比石墨NMC電池貴30%到50%。但LVO的更長壽命可以彌補其更高的成本。他補充道：“如果你將其用于像自動機器人這樣的一直在線應(yīng)用程序中，LVO的持續(xù)時間更長，因此你的每個充電周期的成本更低?！?/p>

在推出機器人之前，該公司最初的目標(biāo)是可穿戴設(shè)備市場。la O’說，它有幾個客戶在排隊，其中包括一個主要的消費電子品牌。在實驗室里，它正在制造信用卡和糖包大小的電池。這些原型使用LVO陽極和商用NMC陰極和電解質(zhì)，迄今為止，充電周期超過2000次，充電時間不到15分鐘。

到今年年底，該團隊計劃達到20000次循環(huán)，且充電時間不超過3分鐘?！拔覀兊脑妇笆鞘褂肨yfast電池的消費電子設(shè)備，讓你更快地恢復(fù)活力，”研究人員說，“想象一下，在你喝杯咖啡休息的時間后，你的設(shè)備就會充滿電了?！?/p>