據(jù)報(bào)道，杭州亞運(yùn)會(huì)期間的滬杭智能高速公路交通將采用目前國(guó)際上先進(jìn)的無(wú)人智能交通系統(tǒng)，基于此，我們可以想象以下基于5G技術(shù)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和無(wú)線快速充電技術(shù)的未來(lái)交通的場(chǎng)景：

    你坐在你的無(wú)人車?yán)?，看著顯示屏型車窗上播放的新大片，根本沒(méi)有感覺(jué)到你的智能車已經(jīng)在智能高速上行駛了4個(gè)多小時(shí)，你的智能車正在接受衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，根據(jù)道路實(shí)時(shí)交通狀況不斷勻速轉(zhuǎn)換車道，并且已經(jīng)在連續(xù)和間斷無(wú)線快速充電后到達(dá)目的地，并且在提醒你車輛已經(jīng)支付了高速通行費(fèi)、充電費(fèi)、智能導(dǎo)航信息中心的服務(wù)費(fèi)后駛出高速路，你的車輛提醒睡夢(mèng)中的你是否切換為白天模式并有否興趣自己駕駛一會(huì)，并且看看你所到達(dá)目的地的城市風(fēng)景，并且順便確認(rèn)下一個(gè)即將到達(dá)的餐廳是否是你屬意的口味，當(dāng)然價(jià)格表和菜單已經(jīng)在顯示屏上啦。

    你不用懷疑，這就是2030年你在錯(cuò)過(guò)了高速列車后可以選擇的交通方式！

    當(dāng)然這樣的交通方式依托核心關(guān)鍵技術(shù)之一就是快速無(wú)線充電電池！為了這個(gè)夢(mèng)想，人類近年來(lái)在新能源領(lǐng)域，尤其是車用電池大功率、高續(xù)航能力、快速充電、長(zhǎng)壽命和足夠穩(wěn)定的安全性等方面投入了極大的人力物力進(jìn)行研究，力圖不斷取得突破，在目前鋰電池技術(shù)上不斷拓展，一邊使目前常見(jiàn)的新能源汽車真正有實(shí)質(zhì)性突破并引領(lǐng)未來(lái)智能交通。

    我們知道，和傳統(tǒng)電池比較，鋰離子電池由于開(kāi)路電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)得到日益廣泛的應(yīng)用。目前商業(yè)化使用的負(fù)極材料大多為石墨類負(fù)極材料，有很好的循環(huán)性能，但較低的理論容量（372mAh/g）逐漸不能滿足人們對(duì)高能量密度電池的需求。因此開(kāi)發(fā)高容量負(fù)極材料已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，具有潛在實(shí)用價(jià)值的負(fù)極材料，主要包括合金反應(yīng)、轉(zhuǎn)化反應(yīng)材料以及鈦基材料，如合金材料硅、錫、鎢、鈮和過(guò)渡金屬氧化物等。

   快速充電電池發(fā)展歷程和前瞻

   鋰離子電池的負(fù)極材料主要作為儲(chǔ)鋰的主體，在充放電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋰離子的嵌入和脫出。石墨電位0.1V vs Li+/Li，與電解質(zhì)形成在界面形成一層膜，并且容易形成鋰支晶，但是石墨由于層狀結(jié)構(gòu)，鋰離子嵌入嵌出過(guò)程引起較大形變（10.3%），導(dǎo)致循環(huán)性能不足Li+在石墨中的離子遷移速率較低，導(dǎo)致充放電較慢，也因此現(xiàn)在一般使用石墨作為負(fù)極，容量較低，首次充放電效率低，有機(jī)溶劑共嵌入等不足和缺陷。所以科學(xué)家和技術(shù)人員一直在孜孜以求地開(kāi)發(fā)其他高容量的非碳負(fù)極材料。

   新的研究表明，電池充電的速度部分取決于正電粒子（稱為鋰離子）向負(fù)電極移動(dòng)的速度，正電粒子之后儲(chǔ)存在負(fù)電極處。限制我們制造出快速充電的“超級(jí)”電池的一大因素便是鋰離子在陶瓷介質(zhì)中的移動(dòng)速度。一種可能的解決方案是通過(guò)使用納米粒子來(lái)縮小每種物質(zhì)材料。但是納米粒子的造價(jià)非常昂貴并且制作工藝復(fù)雜。因此，科學(xué)家們一直在尋找替代性材料來(lái)規(guī)避這一問(wèn)題。

   鋰離子電池負(fù)極材料工作原理

   近新發(fā)現(xiàn)的一組材料可以實(shí)現(xiàn)電池快速充電，提高智能手機(jī)在幾分鐘內(nèi)完全充電的可能性，并加速了電動(dòng)汽車和太陽(yáng)能等主要清潔科技（clean technologies，環(huán)?？萍迹┑耐度霊?yīng)用。劍橋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)的通過(guò)被稱作是“鈮鎢氧化物”的材料，鋰離子可以實(shí)現(xiàn)超高速移動(dòng)，意味著可以實(shí)現(xiàn)電池快速充電。

   鈮鎢氧化物納米棒晶體

   當(dāng)然鈮鎢氧化物并不是常見(jiàn)的鎢的氧化物和鎢酸鹽，其合成和工業(yè)化生產(chǎn)也又不曉得難度，較目前應(yīng)用較為廣泛的純鎢與氧化鎢、鎢酸鹽、偏鎢酸鹽、各類稀土摻雜鎢酸鹽，以及各類納米級(jí)鎢制品材料，根據(jù)差異參閱的國(guó)內(nèi)外專利文件，我們可以得知，摻鈮納米氧化鎢的制備方法較為特殊而困難，其特點(diǎn)是將濃度為0.2～0.3mol/L的六氯化鎢溶液4～10份，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水12～20份，攪拌使其充分溶解；在上述溶液中加入濃度為0.05～0.1mol/L的五氯化鈮乙醇溶液1～10份、攪拌、混合、提純、結(jié)晶、再結(jié)晶、干燥等連續(xù)工藝生產(chǎn)而成。盡管其成本價(jià)格較高，但是較之其已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和改善鋰電池快速充電問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景值得期待。