据密歇根大学的研究人员称,锂金属电池的容量是目前标准锂离子电池容量的两倍,可以利用目前锂离子电池的大部分制造过程来制造。他们的发现是美国能源部支持的一个项目的一部分,为汽车制造商在电动汽车(ev)储能技术的下一个重大变革中排除了一个主要障碍。

目前,作为电动汽车的主要动力来源,锂离子电池的化学特性在比能量方面已接近顶峰。它还继续存在与机载火灾有关的问题。“无阳极”锂金属电池可能为电动汽车提供电池技术的下一个飞跃,电动汽车正在越来越多地取代道路上的内燃机汽车和卡车。新的生产技术为汽车制造商带来了潜在的成本节约。

由密歇根大学机械工程副教授杰夫·坂本领导的一个研究小组此前证明,使用锂金属阳极制成的电池可以安全地使使用石墨阳极的同等大小的锂离子电池的输出量增加一倍。为了做到这一点,团队利用了李7LA.3.Zr2O12一种被称为LLZO的固态电解质,可以替代商业电池中的液体电解质。

但金属锂活性较弱,很难处理和集成到电池中,尤其是使用最先进的制造设备。U-M的团队已经找到了一种变通方法,基本上可以让电池“自己制造”。他们的方法利用了普通正极材料中已经存在的锂。当电池第一次充电时,电池阴极上的锂离子被提取出来并移动到电池的阳极上——有效地合成了锂金属阳极。

Michael Wang,U-M Materical Science和Engineering Ph.D.候选人,使用手套箱检查锂金属电池单元。(密歇根州立大学)

“因为我们可以使用电化学使电池”构建“它自己的锂金属阳极,我们可以完全消除制造过程的步骤。因此,我们可以制造最初“无阳极”的电池“Sakamoto说。

在20世纪80年代,使用液体电解质的可充电锂金属电池被认为是下一个大事,在早期便携式手机中渗透了市场。但他们在带电LED工程师在不同方向时燃烧的倾向。锂原子,电极之间的梭子倾向于在电极表面上构建称为树枝状的树状长丝,最终缩短电池并点燃易燃电解质。锂离子电池 - 1991年推出更稳定但更少的能量密集技术 - 迅速成为新标准。

通过从锂离子的三组分式中除去一个关键成分 - 阳极 - U-M的制造方法提供了制造成本的潜在降低。而且可以使用当前锂离子电池制造完成该过程的事实:电动车辆制造商可以适应U-M的技术,而无需完全重新重新安装其设施。

坂本说:“锂离子电池领域已经有大量资本投资。”“所以,如果有人想用一种新型电池来取代目前的锂离子电池,那就需要一种完全不同的制造方法,而且需要大量的投资。

“拟订现任电池技术的企图需要戏剧性的性能,安全性和成本 - 一部三方面,”他补充道。“在这项研究中,我们专注于通过简化使用圣杯阳极 - 锂金属的电池的制造过程来降低成本。我们希望这项工作的结果能够实现电池成本的大幅度降低,以实现具有内燃机动力车辆的EV成本平价。当发生这种情况时,希望电梯的广泛采用能够迫在眉睫。“

由U-M技术产生的潜在成本节约也可以扩展到消费者和政府。One of the major hurdles to more widespread adoption of electric vehicles is the current inadequate number of charging stations across the U.S. Areas without high volumes of car traffic are unlikely to offer as many options for charging, making them less welcoming for electric vehicles and causing what the industry refers to as “range anxiety.”

坂本认为,通过将电动汽车一次充电的行驶里程提高一倍,U-M的电池技术可以通过减少所需充电站的数量来缓解人们的焦虑。

本文是由James Lynch撰写的,研究新闻新闻和特色作家密歇根州的工程,由密歇根大学安娜堡分校出版。联络林奇先生(电话:此电子邮件地址正在受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript来查看它。


电池技术杂志

本文首先出现在5月,2021号问题电池技术杂志。

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