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汽车、SK想要的梦想技术“无阴极电池”,单笔充电800km

作者:私房小吃 发布日期:2021-10-17 总浏览:10185

  最近,韩国电池业界对开发没有阴极材料或只合用极少量锂的“无阴极电池”表现出了爱好。三星SDI正在通过三星电子综合技术院进行相关研究,SK On(前SK Innovation电池部分)也在内部建立研究小组,正在研究技术开发。据悉,加强全球电动汽车第一企业特斯拉和电动汽车阵容的现代汽车也对该技术表现出了爱好。

电池业界解释说,期待无负极电池商用化为时尚早,但假如技术开发成功,就会成为改变电池市场格式的游戏改变者(game changer)。


无阴极电池是指阴极只使用没有锂的器材或只合用极少量锂的技术。阿诺德-普利(anode-free)或阿诺礼服(Anodeless)。负极材料影响电池充电速度和寿命。假如消除或减少阴极材料,电池的能量密度就会进步,寿命也会延长。目前广泛使用的石墨阴极材料在进步电池机能方面已经达到了极限,正在积极进行用其他物质代替的研究。


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三星电子综合技术院提供了采用无负极电池技术的全固态电池的图形。


16日,据电池业界透露,SK On在下一代电池研究部分建立了Ano礼服锂离子电池开发组,正在进行相关研究。阿诺礼服电池是指阴极只使用没有锂的器材或只合用极少量锂的技术。


三星电子综合技术院也在去年3月发表了关于“All-Solid-State Battery”的源泉技术,并发表了关于“天然能源”的内容。初期状态下没有阴极材料,充电时会产生阴极。全球排名第一的电动汽车企业特斯拉也在进行无负极电池研究,并申请了相关专利。现代汽车团体在2 01 9年关心研究开发领域包括了无阴极电池。

电动车中使用最多的锂离子电池由正极材料、阴极材料、电解液、分离膜等四大要素组成。业界的定论是,到目前为止,没有阴极材料的电池实际上是不可能的。


简朴说明锂离子电池的原理,正极材料中的锂离子通过电解液经由分离膜移动到负极材料时,能量会被充电,相反,锂离子从负极材料移动到正极材料时会产生电。阳极的锂离子在充电时被插入阴极的阴极材料储存。


主要电池技术别能量密度图表/提供高投资证券


全球电池企业正在展开减少充电时间、增加行驶间隔的竞争。目前正在进行用硅或锂金属代替广泛使用的阴极材料石墨的方案。阴极材料的价格高达电池制造价格的20%。使用硅或锂金属时,出产单价会更高。


硅和锂金属有致命的缺点。硅阴极材料比石墨材料能量密度高10倍,充放电速度也快,但充放电时体积膨胀3~4倍。这可能是电池火灾的原因,目前阴极材料中不到5%的硅。另外,轻易破碎,不轻易贴在电极上,需要使用另外的粘合剂。


锂金属的能量密度也比现在的锂离子电池高10倍左右,但因为灯现象有爆炸危险。触电是金属表面异常生长的树枝形态的决定,降低电池的安全性和寿命。


为了弥补这一点,三星电子综合技术院设计的技术就是无负极电池。技术院在世界上首次采用了在阴极上采用5微米(100万分之一米)厚度的银-碳纳米粒子复合层的“石出型锂阴极技术”,而不是锂金属阴极材料。充电时阴极表面以锂金属形态产生阴极材料,放电时消失。


技术院猜测,通过该技术,一次充电800公里,可以再充电1000次以上。目前特斯拉最长间隔的电动汽车“Model S Longrock”的最大行驶间隔为652公里。现有的电动车电池在完全充电、放电时,最大充电次数为200~300次左右。


该论文发表的去年电池业界和学术界被以为是实现可能性较低的技术。一家电池企业的研究员表示:“三星技术院的Ano礼服结构是为了解决将锂金属用作正极材料的全固态电池的缺点而采取的技术”,“目前在锂电池结构上,终极是使用什么样的阴极材料的题目,完全的Ano礼服是不可能的”。说了。


在这种情况下,最近海内研究组发表了能够消除阴极材料,实现整个屋子使用的锂离子电池的技术,受到了关注。KAIST教授金熙卓研究组上月20日在《天然通信(Nature Communications)》网络版上发表的论文中,公然了作为负极材料部件,只使用整个屋子的“负极材料锂电池(Anode-free Li电池)”技术。研究小组解释说,利用储存阴极活性物质的整个铜屋,消除石墨阴极材料,可以实现高能量密度。


整个屋子起到了将电子从外部传达或从活性物质中接收电子,并向外流的通道作用。电池核心材料之一的铜箔就是整个屋子。铜箔是用铜做的,但研究小组解释说,使用了完善的整个负极集,弥补了整个铜箔的缺点。


KAIST金希卓教授研究组开发的无负极材料锂离子电池。

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