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        能量突破可能還要10年?談談鋰電池技術當下的挑戰和方向

        時間:2022-07-01 14:00:17來源:鉅大LARGE

        導語:?雖然突破可能還有十年之久,但金屬鋰電池可以為電動汽車和電網帶來巨大的飛躍。

          一次巨大的電池突破可能會讓電動汽車一次充電駕駛更長的時間,更安全的行駛。為電網供應更好的電池可以儲存更多的能源,從而可以部署更多的風能和太陽能。

          能源部ARPA-E項目主管PaulAlbertus表示:"這類概念在世界范圍內正在進行競爭。"該項目的重點是早期階段,可能對能源出現重大影響的能源研究。

          上個月,Albertus和他的ARPA-E同事SueBabinec在"自然能源"雜志上發表了一篇文章,對金屬鋰電池的研究狀況和未來的挑戰進行了研究。

          金屬鋰電池正如其名稱所使用的,金屬鋰用于電池的負極部分,在充電和放電時使離子來回穿過電解質的負電極和正電極。

          石墨通常用于當今鋰電池的負極。但通過用金屬鋰取代石墨,電池可以儲存更多的能量。

          根據Nature的文章,金屬鋰電極可以使鋰電池的能量提高35%,能量密度提高50%。這可能會讓一個電池可以供應350或400瓦時每千克或1000瓦時每升的電能。

          目前的鋰電池組的能量為每千克約150瓦時,能量密度接近每升250瓦時。

          美國能源部的目標是為電動汽車電池組尋找能量儲存選項,每千瓦235瓦時,每升500瓦時。

          近年來,ARPA-E項目啟動了一項名為IONICS的儲能計劃,為金屬鋰電極等領域的早期研究供應資金幫助。利用ARPA-E資助工作的鋰金屬電極包括24m,離子材料實體,PolyPlus電池公司和愛荷華州立大學。

          Albertus和Babinec寫道,金屬鋰電極結合使用固體材料(而不是液體)制造電池電解質的研究有朝一日會成為鋰電池的下一代產品。固體電解質會使電池不易燃,使用更安全。

          然而,實際上電池的技術突破并不容易。自20世紀60年代以來,全球的科學家們一直在研究金屬鋰電極,大型電池公司,政府實驗室和創業公司的同類研究一直在進行。

          雷諾-日產-三菱聯盟上周宣布對IonicMaterials進行戰略投資,希望開發下一代電動汽車電池。固態電池是電動汽車的圣杯,因為它具有高能量密度和更好的散熱性能。豐田,菲斯克等公司也在尋求開發固態電池的潛力。

          有一些小型的金屬鋰電池在醫療行業等小眾應用中使用,但是還沒有人能夠將電池放大到可以為汽車供電或為太陽能發電場保存能量的地步,。

          在Nature文章中,作者強調了電池研究人員在進行這些類型的項目時應該關注的重點。他們還指出了防止錯誤的方法,并消除所謂的"枝晶",或可能在電池內部生長并導致問題的晶須狀鋰。

          特別是Albertus和Babinec發現,使用合適的低成本部件,金屬鋰電極電池可以達到每千瓦時100美元的成本。保持低成本(低于鋰電池的成本)將是新電池成功上市的關鍵。

          Albertus說,和一些被廣泛采用的電池技術不同,比如將硅用于鋰電池的陽極,金屬鋰電池可能還要十年的時間。


        標簽: 鋰電池

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