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法國(guó)超級(jí)電容器企業(yè)Nawa讓鋰電池密度提升三倍
時(shí)間:2020-10-09 08:44來源:cnBeta 作者:綜合報(bào)道
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3D納米結(jié)構(gòu)電極具有諸多優(yōu)點(diǎn)（來自：Nawa Technologies）
法國(guó)Nawa Technologies公司表示，其已經(jīng)研發(fā)出了一種新型電極設(shè)計(jì)，有望從根本上提升現(xiàn)有和未來電池的化學(xué)性能。此前，該公司已經(jīng)在超級(jí)電容器市場(chǎng)被人們所熟知。但現(xiàn)在，相同的技術(shù)也被運(yùn)用到了鋰離子電池上。除了高達(dá)3倍的能量密度、10倍的性能，它還具有更快的充電速度、高達(dá)5倍的電池壽命、以及相當(dāng)不錯(cuò)的成本效益。
研究重點(diǎn)在于電極中活性物質(zhì)的保持方式，以及離子傳遞電荷時(shí)的行進(jìn)路線。以當(dāng)前典型的活性碳電極為例，其主要由粉末、添加劑和粘合劑混合而成。
在使用碳納米管的情況下，其通常以“纏結(jié)的意大利面”的形式粘在上面，從而為載流離子提供了一個(gè)隨機(jī)、混亂、且經(jīng)常被阻塞的路徑（在負(fù)載下流向集電器）。
The world's fastestelectrode（via）
另一方面，Nawa的垂直排列碳納米管方案，可打造出像梳子一般的陰極或陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，在每平方厘米面積下生長(zhǎng)出數(shù)千億個(gè)筆直的高導(dǎo)電性納米管。
然后可將這些被牢牢固定在細(xì)小電極上的碳納米管都涂上活性物質(zhì)（鋰離子或其它），從而極大地減少電荷進(jìn)入或離開電池所需行進(jìn)的距離。
剛性垂直結(jié)構(gòu)可有效提升功率/能量密度/充電速度/電池壽命。
由于每個(gè)鋰斑點(diǎn)都或多或少地黏附在起著直接公路（或部分集電器）作用的納米管上，離子的平均自由行程可大幅減少。
公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Pascal Boulanger表示，借助這一新方案，鋰離子只需在材料上移動(dòng)幾納米、而不是常規(guī)電極的數(shù)微米。
放電狀態(tài)示意
于是乎，Nawa Technologies能夠從根本上提升新型鋰離子電池的功率密度。即便是較小的電池，亦能夠達(dá)成10倍于以往的充放電性能。搭配合適的充電基礎(chǔ)設(shè)施，可在5分鐘內(nèi)將電量從0%補(bǔ)充到80%。
得益于超輕的納米支架、以及較少的粘合劑/添加劑空隙，電池本體還可以做到更加輕便緊湊（2~3倍的體積重量改良）。此外剛性納米管陣列和廣闊的表面積，可極大緩解隨時(shí)間而導(dǎo)致的性能衰減（5倍壽命）。
最后，Pascal Boulanger表示，通過與鋰電企業(yè)的合作，該公司計(jì)劃讓采用部分新技術(shù)的產(chǎn)品于2022~2023年在市場(chǎng)上小試牛刀。
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