斯坦福研发新式电解液制锂金属电池 可减轻电动汽车重量/拉长续航

盖世汽车讯据外媒报道,美国斯坦福大学(Stanford University)的科学家发清新一栽新式锂基电解液,能够为下一代纯电动汽车的发展铺平道路。斯坦福大学的钻研人员们展现了,其新式电解...


  盖世汽车讯据外媒报道,美国斯坦福大学(Stanford University)的科学家发清新一栽新式锂基电解液,能够为下一代纯电动汽车的发展铺平道路。斯坦福大学的钻研人员们展现了,其新式电解液设计能够升迁锂金属电池的性能,而锂金属电池是一栽很有前景的技术,能够为电动汽车、笔记本电脑和其他设备挑供动力。

  (图片来源:斯坦福大学)

  该钻研的相符著者Yi Cui外示:“大无数电动汽车所用的锂离子电池的能量密度正快捷挨近理论极限,所以吾们的钻研荟萃在锂金属电池,此栽电池比锂离子电池更轻,单位重量和体积挑供的能量更众。”

  普及用于智能手机、电动汽车等各栽产品中的锂离子电池有两个电极,一个含有锂的阴极以及一个清淡由石墨制成的阳极。当电池被行使以及在充电时,电解质溶液就会让锂离子在阳极和阴极之间来回穿梭。

  与现在传统的锂离子电池相比,锂金属电池每千克可众原谅一倍的电力,只需用锂金属取代石墨阳极,就能够存储更众的能量。

  该钻研另别名相符著者Zhenan Bao外示:“对于电动汽车而言,锂金属电池专门有发展前景,但是其重量和体积是一个大题目。在运走过程中,锂金属阳极会与液体电解质发生逆答,导致阳极形式会有称作树突的锂微组织助长,从而导致电池首火以及失效。”

  钻研人员们消耗了数十年的时间,以解决锂金属电池的树突题目。

  (图片来源:斯坦福大学)

  该钻研的相符著者、化学系钻研生Zhiao Yu外示:“电解液不息是锂金属电池的阿喀琉斯之踵,吾们在钻研中采用了有机化学,以相符理的手段为此类电池设计和打造安详的新式电池电解液。”

  在该项钻研中,钻研人员们探讨了是否能够用一栽清淡的、已实现商用的液体电解质来解决安详性的题目。

   Yu外示:“吾们倘若,在电解液分子中添入氟原子会让电解液更安详。氟是锂电池电解液中普及行使的元素,吾们行使其能够吸引电子的能力,打造了一栽新分子,让锂金属阳极能够在电解液中发挥良益的作用。”终局制成了一栽新式相符成化相符物,缩写为FDMB,而且能够实现批量生产。

   Bao外示:“电解液设计变得越来越奇怪,有些固然成果不错,但是制造成本很高。而FDMB分子却能够实现大批量生产,而且专门益处。”

  斯坦福大学团队在锂金属电池中测试了此栽新式电解液,终局专门益。经过420次充放电循环,实验电池仍保有90%的初首电量。在实验室中,清淡的锂金属电池在大约30次充放电循环后就会停留做事。

  钻研人员们还测量了,在充放电过程中,锂离子在阳极和阴极之间迁移的效率,该特性称为“库伦效率(coulombic efficiency)。”

   Cui外示:“倘若给1000个锂离子充电,放电之后,能够回收到众少了锂离子呢?理想情况下,库伦效率达到100%,就能够回收到1000个。倘若要想能够商用,电池的库伦效率要达到99.9%。而在吾们的钻研中,一半电池芯的库伦效率达到了99.52%,一切电池芯的库伦效率达到了99.98%,外现令人难以自夸。”

  为了能够会用于消耗类电子产品的锂金属电池,斯坦福大学钻研幼组还测试了FDMB电解液在无阳极锂金属柔包电池中的行使,此栽电池已经实现商用,阴极会旭日极挑供锂。

  该钻研相符著者兼原料科学与工程系钻研生Hansen Wang外示:“吾们的思想是只用阴极一侧的锂,以减轻电池重量。该款无阳极电池在容量降落至80%之前,能够充放电循环100次,固然无法媲美一致容量的锂离子电池(能够充放电循环500至1000次),但仍是性能最益的无阳极电池之一。钻研终局表现,该款电池可普及用于各栽设备,轻型、无阳极电池将成为无人机和许众消耗电子产品一个吸引客户的特性。”

  美国能源部正在资助一个名为Battery500的大型钻研整体,以实现锂金属电池,从而让汽车制造商能够打造更轻、续航里程更长的电动汽车。该钻研的片面资助也来自该整体,而该整体包括斯坦福大学和SLAC国家添速器实验室。

  议定改进阳极、电解质和其他电池组件,Battery500的现在的是将锂金属电池的电量挑高近2倍,从2016年的180瓦时/千克升迁至500瓦时/千克。更高的能量-重量比,或者更高的“比能”才是解决电动汽车买家续航里程忧忧郁的关键。

   Cui外示:“吾们在实验室打造的无阳极电池的比能达到了325瓦时/千克,相等可不悦目。吾们的下一步是与Battery500的其他钻研人员配相符,打造挨近该团队现在的的500瓦时/千克的电池。”

  除了具有更长的循环寿命和更益的安详性,与传统电解液相比,FDMB电解液也更不易燃。

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