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电动汽车行驶里程短的问题解决了?原来是靠这种新电解液

分类:行业新闻 作者: 来源: 发布:2020-06-26 08:20
  

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斯坦福大学的科学家创造晰一种新的锂电解液,这可能会为下一代乐橙lc8国际首选电池轿车的开展打下根底。

在6月22日宣布在《天然动力》(Nature Energy)杂志上的一项研讨中,斯坦福大学(Stanford)的研讨人员展现了他们的新式电解液规划能够怎样进步锂金属电池的功能。这项技能在为电动轿车、手提电脑和其他电子设备供能方面十分有远景,

研讨的合著者Yi Cui是SLAC国家加速器试验室的材料科学与工程和光子科学教授,他说:“大多数电动轿车运用锂离子电池,这种电池的能量密度正在迅速地挨近理论极限。咱们的研讨则要点重视锂金属电池,它比锂离子电池更轻,并且在单位分量和体积上能够供给更多的能量。”

从智能手机到电动轿车,锂离子电池广泛运用于各种产品傍边,锂离子电池的有两个电极:一个是含有锂的正极,另一个是一般由石墨制成的负极。当放电和充电时,电解质溶液会使锂离子能够在正极和负极之间来回络绎。

经过用金属锂来替代石墨阳极,锂金属电池能够存储更多的能量。一个锂金属电池每千克能够包容大约两倍于传统锂离子电池的电量。

研讨合著者Zhenan Bao说,“锂金属电池在电动轿车上很有远景,由于电池分量和体积在电动轿车中是一个大问题。但在运转过程中,锂金属阳极会与液体电解质产生反响,形成阳极外表呈现被称为树突的锂微结构,导致电池起火和毛病。”

研讨人员花了几十年的时刻来试图处理树突问题。

研讨的一起榜首作者Zhiao Yu是一名化学专业的研讨生,他说:“电解液一直是锂金属电池的阿喀琉斯之踵。在咱们的研讨中,咱们运用了有机化学来合理规划和创造新的安稳电池电解质。”

在这项研讨中,Yu和他的搭档们探讨了他们是否能够用一种一般的商业液体电解质来处理安稳性的问题。

Yu说:“咱们假设在电解质分子中参加氟原子会使液体更安稳。氟是在锂电池电解质中广泛运用的元素。咱们利用它招引电子的才能创造了一种新分子,使锂金属阳极在电解质中杰出运作。”

成果得到的是一种能够很简单批量出产的新组成化合物,缩写是FDMB。

Bao说:“电解液的规划变得十分独特,有些现已显现出杰出的远景,但出产成本十分贵重。而Zhiao创造的FDMB分子很简单大批量出产,并且十分廉价。”

斯坦福大学的研讨小组在锂金属电池中测验了这种新式电解质。

测验成果是戏剧性的。经过420次的充放电,试验电池坚持了90%的初始电量。在试验室中,典型的锂金属电池在大约30次循环后就停止工作。

研讨人员还在充放电过程中测量了锂离子在正负极之间搬运的功率,这一特性被称为“库仑功率”。

Cui说:“假如你给1000个锂离子充电,放电后你能收回多少个锂离子?抱负情况下,你想要库伦功率到达100%,把这1000个锂离子悉数收回回来。要想商业化,电池的库仑功率至少需求到达99.9%。在咱们的研讨中,咱们在半电池中得到了99.52%的库伦功率,在全电池中得到了99.98%的库伦功率,这简直是令人难以置信的体现。”

关于潜在消费类电子产品的运用,斯坦福大学的研讨小组还测验了FDMB电解质在无阳极锂金属软包电池中的运用。

该研讨的一起榜首作者Hansen Wang是材料科学与工程专业的研讨生,他说:“咱们的主意是只在阴极一侧运用锂来减轻分量,无阳极电池在容量下降到80%之前能够进行100次循环,尽管不如平等容量的锂离子电池(500到1000次循环),但仍是功能最好的无阳极电池之一。”

Bao说:“这些成果显现了在广泛设备上运用的远景。轻型无阳极电池将会招引无人机和许多其他消费电子产品。”

美国动力部(DOE)正在赞助一个名为Battery500的大型研讨财团,旨在推进锂金属电池的商业化,这将使轿车制造商的电动轿车更轻,行进更长的间隔。这项研讨的部分赞助来自这个大型研讨财团,其间,财团也包含斯坦福大学和斯坦福研讨中心。

经过改善阳极、电解质和其他组件,Battery500的方针是将锂金属电池的电量进步近两倍,从2016年该项目启动时的每公斤180瓦时进步到每公斤500瓦时。更高的能量分量比,或“比能(specific energy)”,是处理潜在电动轿车买家遍及的行进路程担忧的要害。

Cui说:“咱们试验室的无阳极电池到达了每公斤比能325瓦时,这是一个相当可观的数字。咱们的下一步可能是与Battery500的其他研讨人员协作,制作挨近财团方针的电池,即每公斤500瓦特时的电池。”

除了更长的循环寿数和更好的安稳性之外,FDMB电解质的易燃性也远低于传统电解质的易燃。

Bao弥补说:“咱们的研讨基本上供给了一个规划准则,人们能够运用它来规划出更好的电解质。咱们仅仅展现了一个比如,但其实还有许多其他的可能性。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来历:https://techxplore.com/news/2020-06-battery-electrolyte-boost-electric-vehicles.html

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