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斯坦福大学研发锂轻量化电池,比传统技术轻80%,不易自燃

2020-12-02   点击量:31

电动汽车电池的尺寸、重量和容量的改进,越来越可能不是来自于一些技术的巨大突破,比如采用一种全新的、至今未被发现的电池化学成分,而是更多来自于锂离子电池的进化,因为锂离子电池从令人信服的概念到现在的应用阶段,已经过了20多年的时间。锂离子电池技术有一个方面可以说是一直在不断进步,那就是它的重量。


斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的一个研究项目提出了一种新的电池设计,与现有技术相比,这种电池明显更轻,更不容易起火和燃烧。减轻重量带来了两方面的好处:按重量计算的能量密度提高了,所以可以减小电池的体积和重量。这又在良性循环中降低了汽车的整体重量,所以移动汽车所需的能量更少。


技术秘密在于一种新设计的集电体,这是锂离子电池中的一个组件,它能将电能输送到电极(包括阳极和阴极),也能将电能输送出去。无论何种电池形式,锂离子电池集电体都是由铜箔制成,虽然很薄,但根据其尺寸和厚度,占电池重量的15%至50%。业界试图减轻集电体的重量,但至今仍未成功,但新的集电体是由聚酰亚胺制成的,聚酰亚胺是一种能够承受高温的聚合物,还浸渍了阻燃剂。


聚合物的两面分别涂上一层超薄的铜膜(形成塑料夹层),因此成品不仅更轻(比传统电池轻80%),而且与传统设计不同的是,它还不易燃烧。通常情况下,锂离子电池很容易燃烧,直到所有的电解液都消失。减少昂贵的铜含量可以降低成本以及重量,而且对环境也有好处,因为任何电器都会用到大量的金属。重量、成本和可持续性也是电动汽车电机开发商研究在电机绕组中使用铝来替代铜的原因。


到目前为止,这项新技术只在实验室层面进行了测试,但迹象令人鼓舞。预计规模化量产应该不会出现任何问题,并且已经申请了专利。


东芬兰大学的研究人员在使用硅代替石墨作为锂离子电池的阳极方面取得了突破性进展。硅的优势是更高的能量密度,但使用中的膨胀和收缩被证明是一个障碍。创造一种介孔硅和碳纳米管的混合材料解决了这一问题,可能会带来充电速度更快、续航时间更长或重量更轻的电动汽车。


钜大特种电池工程研究院

钜大特种电池工程研究院

钜大特种锂离子电池工程研究中心是由东莞钜大电子有限公司兴建,并与中南大学、华南理工大学和东莞理工学院相关科研团队联合运营的特种锂离子电池产业化研发中心,研究中心秉持"以特殊环境、特殊用途和特殊性能的需求为导向,以产学研深度融合为创新驱动"的办院方针,力求满足用户独特的需要,从而为用户创造独特的价值。