密歇根大學開發(fā)“無負極”鋰金屬電池 容量更高/成本更低

時間:2020-11-22 16:31來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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(圖片來源:umich)
 
       鋰金屬電池的容量是現(xiàn)有標準鋰離子電池的兩倍,而且可以利用當前電池制造系統(tǒng)生產(chǎn),但使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰金屬電池存在鋰枝晶生長問題,有可能迅速出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。據(jù)外媒報道,為了解決這一問題,密歇根大學機械工程系的Jeff Sakamoto副教授及其團隊曾開發(fā)一種名為Li7La3Zr2O12(LLZO)固態(tài)電解質(zhì),以用于電池中。
 
       然而,在生產(chǎn)鋰金屬固態(tài)電池時,鋰金屬反應(yīng)性強、性能弱,很難與固體電解質(zhì)結(jié)合在一起,尤其是在使用最先進的制造設(shè)備時。密歇根大學的研究團隊采用無負極設(shè)計,用銅制成的金屬箔取代負極,讓電池基本可以自行組裝。其原理是利用普通正極材料中的鋰。當電池首次充電時,電池正極一側(cè)的鋰離子被提取并輸送到負極側(cè),有效地合成鋰金屬負極。Sakamoto表示:“我們可以利用電化學技術(shù),讓電池自己‘制造’鋰金屬負極。”
 
       目前研究顯示,這種電池經(jīng)過50次循環(huán)后,仍能保持穩(wěn)定性能,并表現(xiàn)出“高庫侖效率”。由此可以看出,電子移動時未發(fā)生任何寄生反應(yīng),比如形成鋰細絲。
 
       據(jù)介紹,經(jīng)過50次循環(huán)后,電池會出現(xiàn)“容量衰減”,但效率沒有減退。研究人員認為,問題出在復合正極上。如果能改善正極性能,電池可以具有更高的能量密度,避免熱失控風險,而且更易于生產(chǎn)。這將有助于減輕電動汽車重量,或者提升續(xù)航里程。
 
       這種生產(chǎn)方法不使用負極,因此制造成本更低。此外,現(xiàn)有的鋰離子電池制造方法就可實現(xiàn)這種工藝,因此電動汽車制造商可不必完全更新其設(shè)備。Sakamoto稱:“我們希望通過此項研究大幅降低電池成本,使電動汽車的生產(chǎn)成本不高于內(nèi)燃機汽車,從而推動其發(fā)展。”另外,這項技術(shù)有助于緩解電動汽車充電站數(shù)量不足帶來的隱患。
 
(責任編輯:子蕊)
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