k8凯发锂离子电池落伍了?新一代汽车电池面世:更便宜也更环保|仙踪林老狼网站欢迎

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比起这两年常见的新材料电池像是钠离子电池k8凯发◈✿★、空气电池或是各种创新材料◈✿★,横滨大学研究室发布的这款“锂锰电池”不仅熟悉甚至经常见◈✿★,你家的抽屉里可能就有锂锰电池◈✿★,或许是黑白配色的四号电池◈✿★,也可能是钮扣型电池◈✿★,都是锂锰电池◈✿★,够亲民了吧?严格来说◈✿★,这项新技术并不是真的“锂锰电池”◈✿★,而是“锰基材料锂离子电池”◈✿★,差别也很明显仙踪林老狼网站欢迎你二百◈✿★,传统锂锰电池都是抛弃式的干电池◈✿★,不像锂离子电池可以反复充放电◈✿★。
这就顺便可以解答许多人的疑问◈✿★,家中常见的这种干电池明明不贵◈✿★,为什么电动汽车电池会这么昂贵?关键就在于电池充放电时产生的氧化还原反应◈✿★,在这个过程中◈✿★,锰会因为相位变化而逐渐溶解◈✿★,电压也会不断衰退◈✿★,所以必须加入镍k8凯发◈✿★、钴等元素◈✿★,让元素更稳定◈✿★,也提升能量密度◈✿★,代价则是镍和钴都相对高价◈✿★,特斯拉最具代表性的镍钴锰三元锂电池◈✿★,就是因此而昂贵◈✿★。
横滨国立大学固态能量研究室主任教授薮内直明(Naoaki Yabuuchi)◈✿★,本周在ACS Central Science期刊上发布的最新研究◈✿★,就是以二氧化锰(LiMnO₂)为锂离子电池正极材料◈✿★,取代镍和钴◈✿★,并完成每公斤820 Wh能量密度的新技术仙踪林老狼网站欢迎你二百◈✿★,不仅高过LFP电池的500 Wh◈✿★,甚至也比镍基电池的750 Wh更高k8凯发k8凯发◈✿★。
锂锰电池技术突破的关键在于晶体排列k8凯发◈✿★,前面提到锰会在电池循环过程中溶解◈✿★,使得电池电压逐渐衰退◈✿★,研究团队发现◈✿★,在化学循环的相位转变过程中◈✿★,如果能让LiMnO₂ 形成尖晶石相态◈✿★,就能减少锰流失和电压衰退◈✿★,并完成较高的可逆容量◈✿★。解决之道◈✿★,是通过热处理让岩盐结构的LiMnO₂ 结晶成独特的单层纳米结构◈✿★,再经过机械磨粉后◈✿★,得到这些LiMnO₂ 的尺寸大约是50~150 nm◈✿★,以此作为正极材料就能稳定形成3~5 nm大小的尖晶体◈✿★,在完全不使用镍和钴的情况下◈✿★,完成每公斤820 Wh的能量密度◈✿★。
在现阶段实验中◈✿★,电压并没有衰退◈✿★,是一个巨大的成功◈✿★。不过在实验中依然观测到锰溶解◈✿★,以及电容量随着充放电循环下降的问题◈✿★,研究团队也指出◈✿★,针对这些问题◈✿★,可以通过锂磷酸盐涂层仙踪林老狼网站欢迎你二百◈✿★,以及高浓度电解质改善◈✿★。
锰基材料锂电池相当具有吸引力◈✿★,一方面是因为锰的供应链稳定存在k8凯发◈✿★,而且价格低廉◈✿★,一方面它的制程比现有的镍钴锰简化◈✿★,即使能量密相同◈✿★,光是能够完成不使用镍跟钴这两种贵重金属原料◈✿★,就充满商业价值◈✿★,何况它的能量密度甚至还更高仙踪林老狼网站欢迎你二百◈✿★。
值得一提的是k8凯发◈✿★,Toyota正在研究中的全固态电池◈✿★,就是与薮内直明教授合作研发◈✿★,横滨国立大学对电池与电动汽车的各项研究成果◈✿★,有不少也都成为商业化技术◈✿★,究竟这款锰基材料锂电池◈✿★,能否成功量产进入商业化◈✿★,我们拭目以待◈✿★。