根据密歇根大学的研究人员,可以利用当前标准锂离子电池的容量加倍的锂金属电池加倍当前的标准锂离子电池的能力。他们的调查结果,美国能源部支持的项目的一部分,撤消了汽车制造商寻求拥抱电动汽车储能技术的下一个重大演变的主要障碍(EVS)。

目前,EVS的进入电源,锂离子电池化学在特定能量方面接近其峰值。它还继续具有与船上火灾相关的问题。“较少的阳极”锂 - 金属电池可以为电动汽车提供电池技术的下一个跨越,这些电动汽车正在越来越多地代替道路上的内燃汽车和卡车。新生产技术代表汽车制造商的潜在成本节约。

由Jeff Sakamoto领导的研究人员团队,由机械工程副教授Jeff Sakamoto,以前展示了用锂金属阳极制成的电池可以安全地加倍使用石墨阳极的类似尺寸锂离子电池的输出。为此,团队利用李7.LA.3.Zr.2O.12.- 一种固态电解质,称为LLZO - 取代商业电池中的液体电解质的位置。

但锂金属是反应性和弱的,使得处理和融入电池中的极端难以处理,特别是使用最先进的制造设备。U-M的团队发现了一个解决方法,基本上允许电池“构建自身”。它们的方法利用已经包含在普通阴极材料中的锂。当电池首次充电时,将电池的阴极侧上的锂离子提取并移动到电池的阳极侧 - 有效地合成锂金属阳极。

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。

“已经进入了锂离子电池已经有很多资本投资,”Sakamoto说。“所以,如果一个人想想用新型电池取代目前的锂离子电池,那么需要完全不同的制造方法,并且更多的投资必须进入这一点。

“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。O.ne 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.”

通过加倍电动车辆可以在一次充电行驶的范围内,U-M的电池技术可以通过减少所需的充电站的数量来缓解焦虑,Sakamoto相信。

本文是由James Lynch撰写的,研究新闻新闻和特色作家密歇根工程,由密歇根大学,安娜堡出版。联系Lynch先生此电子邮件地址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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