斯坦福大學發明新型電池電解液，可提高電動汽車的行駛里程
時間:2020-06-28 09:59來源:電氣新科技 作者:綜合報道
點擊:
次
左側為常規電解質，右側為新型電解質
斯坦福大學的研究人員已經為鋰金屬電池設計了一種新的電解質，可以增加電動汽車的續駛里程。
在6月22日發表于《自然能源》上的一項研究中，斯坦福大學的研究人員展示了他們新穎的電解質如何提高鋰金屬電池的性能，這是一種為電動汽車、筆記本電腦和其他設備供電的前沿技術。
該研究的合作者，SLAC國家加速器實驗室的崔教授表示，“大多數電動汽車都使用鋰離子電池，而鋰離子電池正在迅速接近其能量密度的理論極限 。我們的研究重點是鋰金屬電池，它比鋰離子電池更輕，并且每單位重量和體積都可以提供更多的電能。”
鋰離子與金屬鋰
從智能手機到電動汽車，鋰離子電池都有兩個電極——一個帶鋰的帶正電的陰極和一個通常由石墨制成的帶負電的陽極。當使用電池并對其進行充電時，電解質溶液可使鋰離子在陽極和陰極之間來回穿梭。
鋰金屬電池每千克可容納的電量是當今常規鋰離子電池的兩倍。這是由于鋰金屬電池用鋰金屬代替了石墨陽極。
該研究的合作者之一，KK 學院工程學教授李振安表示，“鋰金屬電池在電動汽車行業的應用前景非常光明，但是在運行過程中，鋰金屬陽極會與液體電解質發生反應。這會導致在陽極表面上生長出稱為樹枝狀晶體的鋰微結構，這可能導致電池著火并發生故障。”研究人員花了數十年的時間來嘗試解決枝晶問題。
“電解質一直是鋰金屬電池的致命弱點，”化學研究的共同主要作者余志高說。“在研究中，我們使用有機化學來合理設計和制造這些電池的新型、穩定的電解質。”
新電解質
在這項研究中，余志高和他的同事們探索了是否可以使用常見的液體電解質來解決穩定性問題。
余志高說：“我們假設在電解質分子上添加氟原子會使液體更穩定。氟是鋰電池電解液中廣泛使用的元素。我們利用其吸引電子的能力創建了一個新分子，使鋰金屬陽極在電解質中發揮良好的作用。”
其研究結果是一種易于合成的新型合成化合物，縮寫為FDMB。科研人員指出，FDMB分子易于大量制造且價格便宜。
“難以置信的表現”
斯坦福大學研究小組測試了鋰金屬電池中的新電解質。結果是驚人的。在420次充放電循環后，實驗電池保留了其初始電量的90％。在實驗室中，典型的鋰金屬電池會在大約30個循環后停止工作。
研究人員還測量了鋰離子在充電和放電過程中在陽極和陰極之間傳輸的效率，這種特性稱為“庫侖效率”。在研究中，半電池中有99.52％，全電池中有99.98％，其優異性能表現得令人難以置信。
無陽極電池
為了研究在消費類電子產品中的應用前景，斯坦福大學的研究小組還測試了無陽極鋰金屬袋式電池中的FDMB電解質，該電池是市面上銷售的帶有陰極的電池，可為陽極提供鋰。
材料科學與工程專業的研究生合著者漢森·王（Hansen Wang）說：“我們的思路是僅在陰極側使用鋰來減輕重量。無陽極電池在其容量下降到80％之前運行了100個循環，這比不上同等的鋰離子電池，后者可以持續500到1000個循環，但仍然是性能最好的無陽極電池之一。這些研究結果顯示出有望用于多種設備，輕巧、無陽極的電池對無人機和許多其他消費電子產品來說，很有吸引力。”
電池500
美國能源部正在資助一個名為電池500的大型研究聯盟，以使鋰金屬電池可行，這將使汽車制造商可以制造出重量更輕的電動汽車。這項研究得到了包括斯坦福大學和SLAC在內的財團的部分資助。
通過改進陽極、電解質和其他組件，電池500的目標是使鋰金屬電池可提供的電量增加三倍，從該計劃于2016年開始時的每千克約180瓦時到每千克500瓦時。更高的能量重量比是解決電動汽車“里程焦慮癥”的關鍵。
崔教授指出，“我們實驗室的無陽極電池每千克比能達到約325瓦時，這是一個可觀的數字。我們下一步是與電池500中的其他研究人員合作，以構建達到500瓦時/千克的電池。”
除了更長的循環壽命和更好的穩定性外，FDMB電解液的可燃性也遠低于傳統電解液 。“我們的研究基本上提供了一種設計原則，人們可以應用它來設計更好的電解質，”研究人員最后表示。
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.astra-soft.com
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.astra-soft.com
猜你喜歡
-
研究人員開發新型鋁硫電池 能量密度有望達到660Wh/l
2021-06-04 22:07 -
崔屹鮑哲南團隊設計新型電解液，有望解決金屬鋰電池循環壽命難題
2021-06-04 10:10 -
韓國研發新型汽車電池回收技術 回收率達95%
2021-05-21 10:48 -
得州農工大學開發新型無金屬多肽電池 可根據要求進行降解
2021-05-15 13:19 -
哈佛大學團隊打造新型固態鋰金屬電池：10-20分鐘為電動汽車充滿電
2021-05-14 10:53 -
研究人員開發新型電解質 提升鋰空氣電池循環穩定性
2021-05-14 08:50 -
昆士蘭大學開發新型石墨烯-鋁電池 比當前鋰離子電池的壽命長3倍
2021-04-29 08:47 -
新型可切換電池即將問世 有望直接利用可再生能源為電動汽車充電
2021-04-12 21:48 -
NUST MISIS發明出新材料 可使鋰離子電池的容量增加三倍
2021-03-12 08:45 -
研究發現新型共聚物粘合劑 可延長鋰離子電池的使用壽命
2021-03-10 08:41
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
研究人員開發新型鋁硫電池 能量密度有望達到660Wh/l
2021-06-04 22:07 -
崔屹鮑哲南團隊設計新型電解液，有望解決金屬鋰電池循環壽命難題
2021-06-04 10:10 -
韓國研發新型汽車電池回收技術 回收率達95%
2021-05-21 10:48 -
得州農工大學開發新型無金屬多肽電池 可根據要求進行降解
2021-05-15 13:19 -
哈佛大學團隊打造新型固態鋰金屬電池：10-20分鐘為電動汽車充滿電
2021-05-14 10:53 -
研究人員開發新型電解質 提升鋰空氣電池循環穩定性
2021-05-14 08:50 -
昆士蘭大學開發新型石墨烯-鋁電池 比當前鋰離子電池的壽命長3倍
2021-04-29 08:47 -
新型可切換電池即將問世 有望直接利用可再生能源為電動汽車充電
2021-04-12 21:48
本月熱點
-
2020年鋰電池行業研究報告
2021-05-11 11:24 -
突發｜深圳一鋰電企業停止經營、解散員工！
2021-05-11 10:02 -
4月我國動力電池裝車量同比上升134.0%
2021-05-13 08:26 -
如何看待Pack內鐵鋰和三元混用
2021-06-01 09:25 -
可充電中性鋅空氣電池：進展，挑戰和未來
2021-05-19 10:59 -
揭開贛鋒鋰業的家底
2021-06-03 09:46 -
“電池荒”來襲，生產純電動汽車的車企要被卡脖子了？
2021-06-01 21:22 -
關于征集《鋰離子電池用連續式真空干燥系統技術規范》等兩項行業標準的函）征求意見程序
2021-05-31 22:53
企業微信號
微信公眾號