快充是实现电动汽车普及的最重要手段。目前全球各国都在大力推进高功率快充电站的建设，预计至2025年全球电动汽车快充市场规模将超过3000亿人民币。然而，当前所有电动汽车的实际充电速度都极大地受制于环境温度。王朝阳教授团队成功开发了一种新型的电池结构和充电策略。该电池包含一个轻巧、成本低廉的内部加热结构，并通过开关智能地控制充电电流的流向。当电池温度低于室温时，所有电流自动流入内部加热结构，使电池迅速升温，温升速率高达1度每秒。当电池加热到高于室温后，将自动切换至充电模式，充电过程中电池温度始终高于室温，从而有效地消除了析锂，实现了全气候快充。在PNAS论文中，该团队采用10安时动力电池进行实验，结果表明在零下50度仍然能在15分钟内充入80%的电量。在0度条件下进行快充寿命实验，电池在4500个快充循环后仍然保持80%的容量，即使电池每天一充，仍将拥有超过12年的寿命。将循环实验的总放电容量换算成续航里程，相当于50万公里，已经远远超过了目前燃油车的寿命。
王朝阳教授表示，“全气候快充同时解决了电动汽车的四大焦虑，即续航里程焦虑、充电时间焦虑、成本焦虑和安全焦虑”。目前，该技术已得到了美国能源部的认可和商业化资助。不久该团队将继续披露10分钟快充数据。
图1. 实现不受温度影响的快速充电基本思路。A) 美国各个州的冬季平均气温;B) 现有文献中，不同温度下循环寿命的相关数据(以25 ºC进行归一化处理);C-E) 用于无锂沉积电池的快速充电可控单元结构的原理示意图。
图2 快速充电自加热电池内部结构示意图
Xiao-Guang Yang, Guangsheng Zhang, ShanhaiGe and Chao-Yang Wang, Fast Charging of Lithium-ion Batteries at All Temperatures, PNAS, DOI:10.1073/pnas.1807115115
