“超级电池”的特别计划在哪里?五大技术和商

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电池寿命的提高取决于电动汽车的命运。研究人员正在寻求化学和材料方面的新发现。汽车公司和电池供应商正在合作降低成本和增加能源。在新兴的新技术中,大量的研究致力于取代锂离子的化学成分,其中一些已经成为热门的应用解决方案。

一、五大电池手艺贸易前景可期(第一页)

二、为何电池手艺就是没有冲破?(第二页)

三、手机电池貌似提高很快,动力电池呢?(第三页)

四、电池成本降速比预期快 3年内降到230美元/千瓦时(第四页)

一、五大电池手艺贸易前景可期

1.麻省理工学院:半固态锂电池

美国麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的衍生公司合作,开发了一种制造锂离子电池的先进技术:半固态锂液流电池,这种电池不仅有望大幅降低生产成本,还能改善电池性能,使其更易于接受。

24M公司的创始人是蒋,麻省理工学院教授,A123电池公司的创始人之一。江是电池行业的知名人士,在世界材料科学家中排名第66位。是世界电池行业的顶尖专家。除了磷酸铁锂电池,他和他的同事在五年前提出了“半固态液流电池”的概念,这些年来他一直在商业上努力。

人们继续寻找积极和消极的材料,提高能量密度。干电池、镍镉电池或锂电池仍然一样。无论材料如何升级,传统电池的活性物质利用率很低,能够产生电能的物质被包裹在必要的非活性物质中。在普通锂电池中,锂材料仅占电池重量的2%。这些非活性物质增加了电池的成本,并降低了活性物质的锻炼率。由于传统电池的这些弱点,液流电池应运而生。液流电池可视为自支撑大型电池。正极和负极电解液可以分开储存并浓缩以产生电能。这样,不需要昂贵的附加材料,并且效率可以大大提高。

既然液流电池如此好且高效,为什么它没有被广泛使用?因为液流电池也有很多缺陷。目前液流电池的浓度有限。虽然理论效率比传统电池高,但溶液浓度低、能量密度和功率密度都没有优势,价格也不便宜。溶液本身的能量密度低,并且当装有溶液的罐和泵送溶液的泵被额外组装时,液流电池系统的整体效率甚至更差。

因此,江研制出了半固态锂电池。液流电池不需要溶液,使用由锂化合物小颗粒与液体电解质混合形成的浆料。因为这种泥浆的能量密度可以高于溶液的能量密度,所以获得了液流电池的大容量优势。蒋在麻省理工学院写论文时,他的半固态液流电池的能量可能已经达到500瓦时/升

这种电池的原因其实很简单。电极是由微小的锂化合物颗粒和液体电解质组成的泥浆。电池使用两股泥浆,一股带正电,另一股带负电。两股泥浆流都通过一个铝集流体和一个铜集流体,并且在两个集流体之间有一个可渗透的膜。当两束泥浆穿过薄膜时,锂离子将被交换,导致电流向外流动。为了给电池充电,只需要施加一个电压就可以让离子通过薄膜返回。这样,其正极和负极的材料利用率比传统电池高得多,仅一层膜就足够了,所用的各种材料都比传统电池便宜得多。此外,半固态锂电池可以做成柔性的(可以想象一个包着两块泥的塑料袋),不仅可以弯曲和折叠,而且即使被子弹穿透也不会损坏,因此在安全性和耐用性方面具有很大的优势。

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半固体流动池

从理论上讲,半固态锂电池具有更高的能量密度、更低的价格、更高的安全性,具有良好的发展前景。然而,这个工具的原理和结构与今天的电池完全不同。生产线设计、质量控制、测试规模和大规模生产过程的工具必须从头开始测试。因此,江的24M公司多年来一直在做从实验室到大规模生产的一切事情,以解决在新布局电池的大规模生产中遇到的各种问题,并逐步形成了一条手工生产线。后来,他们只用了6分钟就手工生产出了一部电池非常薄的手机。经过探索,该团队不断改进生产流程,最终建立了一个工业生产平台,使电池的能量密度和生产速度发生了质的变化。

特别策划 | “超级电池”在哪里?五大技术商业前景可期

2400万台电池已经在原型生产线上生产了约10,000个这样的电池,该部门正在接管三个工业伙伴的测试工作,其中包括一家泰国石油公司和日本重型设备制造商IHI有限公司。该新工艺已获得八项专利,75项专利正在审查中。接下来,计划启动第三轮融资。新的资金将用于开发一种机器,这种机器可以在2-10秒内生产出电池。这表明半固态液流电池已达到大规模测试阶段。经过这个阶段,它将是大规模生产。

流动电池的成本优势、安全优势和容量优势在我们日常使用的手机和平板电脑上没有得到提升。相反,这种电池容量大、成本低、安全性好,是新能源汽车和家庭储能的完美搭配。一旦电池用于电动汽车,价格将立即变得可以承受,里程也将变得更长。而且,电池更安全,不怕常见的碰撞,这对电动车的安全非常有利。

半固态锂电池可能真的会引发一场电池革命。也许电动汽车只需要3-5年就能问世。

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