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密歇根大學(xué)開發(fā)“無負(fù)極”鋰金屬電池 容量更高/成本更低

時間:2020-11-22 16:31來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：umich）
 
       鋰金屬電池的容量是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池的兩倍，而且可以利用當(dāng)前電池制造系統(tǒng)生產(chǎn)，但使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰金屬電池存在鋰枝晶生長問題，有可能迅速出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。據(jù)外媒報道，為了解決這一問題，密歇根大學(xué)機(jī)械工程系的Jeff Sakamoto副教授及其團(tuán)隊曾開發(fā)一種名為Li7La3Zr2O12（LLZO）固態(tài)電解質(zhì)，以用于電池中。
 
       然而，在生產(chǎn)鋰金屬固態(tài)電池時，鋰金屬反應(yīng)性強(qiáng)、性能弱，很難與固體電解質(zhì)結(jié)合在一起，尤其是在使用最先進(jìn)的制造設(shè)備時。密歇根大學(xué)的研究團(tuán)隊采用無負(fù)極設(shè)計，用銅制成的金屬箔取代負(fù)極，讓電池基本可以自行組裝。其原理是利用普通正極材料中的鋰。當(dāng)電池首次充電時，電池正極一側(cè)的鋰離子被提取并輸送到負(fù)極側(cè)，有效地合成鋰金屬負(fù)極。Sakamoto表示：“我們可以利用電化學(xué)技術(shù)，讓電池自己‘制造’鋰金屬負(fù)極。”
 
       目前研究顯示，這種電池經(jīng)過50次循環(huán)后，仍能保持穩(wěn)定性能，并表現(xiàn)出“高庫侖效率”。由此可以看出，電子移動時未發(fā)生任何寄生反應(yīng)，比如形成鋰細(xì)絲。
 
       據(jù)介紹，經(jīng)過50次循環(huán)后，電池會出現(xiàn)“容量衰減”，但效率沒有減退。研究人員認(rèn)為，問題出在復(fù)合正極上。如果能改善正極性能，電池可以具有更高的能量密度，避免熱失控風(fēng)險，而且更易于生產(chǎn)。這將有助于減輕電動汽車重量，或者提升續(xù)航里程。
 
       這種生產(chǎn)方法不使用負(fù)極，因此制造成本更低。此外，現(xiàn)有的鋰離子電池制造方法就可實現(xiàn)這種工藝，因此電動汽車制造商可不必完全更新其設(shè)備。Sakamoto稱：“我們希望通過此項研究大幅降低電池成本，使電動汽車的生產(chǎn)成本不高于內(nèi)燃機(jī)汽車，從而推動其發(fā)展。”另外，這項技術(shù)有助于緩解電動汽車充電站數(shù)量不足帶來的隱患。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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