普通岩石可帮助下一代电动汽车电池实现技术突破

普通岩石可帮助下一代电动汽车电池实现技术突破 丹麦技术大学（DTU）的研究人员 Mohamad Khoshkalam开发出了一种很有前途的固态电池新材料，可以满足容量、安全性、环保性和低成本等所有要求。这种材料主要由岩石中的元素组成，特别是钾和钠硅酸盐，它们是地壳中最丰富的矿物质。此外，这种材料无需使用钴等昂贵的金属，而目前锂离子电池的容量和寿命都需要钴。这种乳白色、薄如纸张的材料可作为电池内部出色的固态电解质层。传统的锂离子电池使用液态电解质，让锂离子在阴极和阳极之间流动，从而产生电流。然而，液态电解质有潜在泄漏等缺点。固态电解质更为安全，并能提高性能。Khoshkalam 的电解质还能在接近室温的 40°C 左右传导离子。这意味着使用这种材料的电池有可能在正常条件下制造，而不是在需要高度控制环境或极端高温的昂贵设施中制造。此外，这种材料不会对湿气产生负面反应。将电解质转化为可用的电池形式需要经过多个步骤。Khoshkalam 制成硅酸钾粉末，将其混合成溶液，然后擀成薄如纸的层。然后，将这些薄层模塑成长达 10 米的白色细长带，并仔细烘干。最后，这些带子被转移到一个特殊的手套箱环境中，与阳极和阴极组件组装成完整的固态电池单元。这些硅酸盐中的钾离子和钠离子比锂离子大一些，也重一些，因此它们不容易流动。不过，Khoshkalam 有一个未公开的"配方"，可以增强它们的导电性，超过锂离子通常所能达到的导电性。他的初步测试表明，固态电解质具有很强的性能。当然，将这种材料转化为现实世界中的电动汽车电池还需要时间（甚至可能永远无法通过可行性测试）。与锂离子电池相比，该技术仍然是一项新技术，而锂离子电池经过二十多年才实现商业化，并且还在不断发展。在制造规模上存在挑战，而且需要针对固态电解质进行优化的新电池设计。尽管如此，Khoshkalam 的团队仍希望在几年内开发出演示电池，向公司展示这种材料的潜力。硅酸盐矿物覆盖了地球上 90% 的面积，因此，廉价、环保的电池材料基本上是无限供应的，有待开发。然而，如何兑现这一承诺，而不像之前的许多尝试那样被炒得沸沸扬扬，可能是最大的障碍。 ... PC版： 手机版：

科学家发现新型锂离子导体 可用于强化电动汽车电池

科学家发现新型锂离子导体 可用于强化电动汽车电池 利物浦大学的一个团队开发出了一种新型固态锂离子导体，可以取代电池中的液态电解质，从而提高安全性和效率。图片表示锂离子（蓝色）在结构上移动。资料来源：利物浦大学这种新材料由无毒的地球富集元素组成，具有足够高的锂离子传导性，可以取代目前锂离子电池技术中的液态电解质，提高安全性和能量容量。该大学的跨学科研究团队采用变革性科学方法来设计这种材料，他们在实验室中合成了这种材料，确定了它的结构（原子在空间中的排列），并在电池中进行了演示。这种新材料是极少数能达到足以取代液态电解质的高锂离子电导率的固体材料之一，并且由于其结构而能以一种新的方式工作。这一发现是通过合作计算和实验工作流程实现的，该流程利用人工智能和基于物理学的计算来支持大学化学专家的决策。这种新材料为化学优化提供了一个平台，以进一步提高材料本身的性能，并根据研究提供的新认识来确定其他材料。利物浦大学化学系马特-罗森斯基（Matt Rosseinsky）教授说："这项研究展示了一种新型功能材料的设计和发现。这种材料的结构改变了人们以往对高性能固态电解质的理解。具体来说，具有多种不同移动离子环境的固体可以表现出很好的性能，而不仅仅是离子环境范围很窄的少数固体。这极大地开拓了进一步发现的化学空间。"最近的报道和媒体报道预示着人工智能工具已被用于寻找潜在的新材料。在这种情况下，人工智能工具是独立工作的，因此很可能会以各种方式重现它们接受过的训练，生成的材料可能与已知材料非常相似。"这篇发现研究论文表明，人工智能和由专家调配的计算机可以解决现实世界材料发现的复杂问题，在这个问题上，我们寻求的是成分和结构上有意义的差异，其对性能的影响要根据理解来评估，我们的颠覆性设计方法为发现这些以及其他依赖离子在固体中快速运动的高性能材料提供了一条新的途径"。这项研究由利物浦大学化学系、材料创新工厂、利弗胡尔姆功能材料设计研究中心、史蒂芬森可再生能源研究所、阿尔伯特-克鲁中心和工程学院的研究人员共同努力完成。并得到了工程与物理科学研究理事会（EPSRC）、勒弗胡尔姆信托基金会（Leverhulme Trust）和法拉第研究所（Faraday Institution）的资助。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家们开发出了一种用于锂离子电池的超低浓度电解质

科学家们开发出了一种用于锂离子电池的超低浓度电解质 锂离子电池（LIB）为智能手机和平板电脑提供电力，驱动电动汽车，并在发电厂储存电力。大多数锂离子电池的主要成分是锂钴氧化物（LCO）阴极、石墨阳极以及为阴极和阳极的解耦反应提供移动离子的液态电解质。这些电解质决定了电极上形成的相间层的性质，从而影响电池循环性能等特性。然而，商用电解质大多仍基于 30 多年前配制的系统：1.0 至 1.2 摩尔/升六氟磷酸锂（LiPF6）在羧酸酯（"碳酸溶剂"）中的溶液。在过去的十年中，高浓度电解质（> 3 mol/L）得到了发展，它们有利于形成坚固的无机主导相间层，从而提高了电池性能。然而，这些电解质粘度高、润湿能力差、导电性差。由于需要大量的锂盐，这些电解质的价格也非常昂贵，而这往往是影响可行性的一个关键参数。为了降低成本，超低浓度电解质（< 0.3 mol/L）的研究也已开始。这些电解质的缺点是，电池电池分解的溶剂多于少量的盐阴离子，从而导致有机物占主导地位，相间层的稳定性较差。由宁波大学（中国）和波多黎各大学里奥皮德拉斯校区（美国）的袁金良、夏岚和吴先勇领导的研究小组现已开发出一种超低浓度电解质，可能适用于锂离子电池的实际应用：LiDFOB/EC-DMC。LiDFOB（二氟草酸硼酸锂）是一种常见的添加剂，价格比LiPF6 便宜得多。EC-DMC （碳酸乙酯/碳酸二甲酯）是一种商用碳酸酯溶剂。这种电解液的含盐量低至 2 重量百分比（0.16 摩尔/升），但离子电导率却高达 4.6 mS/cm，足以使电池正常工作。此外，DFOB- 阴离子的特性还能在 LCO 和石墨电极上形成以无机物为主的坚固相间层，从而在半电池和全电池中实现出色的循环稳定性。目前使用的LiPF6会在潮湿环境中分解，释放出剧毒和腐蚀性的氟化氢气体（HF），而 LiDFOB 则对水和空气稳定。使用 LiDFOB 的 LIB 不需要严格的干燥室条件，而可以在环境条件下制造，这又是一个节约成本的特点。此外，回收问题也会大大减少，从而提高可持续性。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

创新型新型粘合剂使性能翻倍 有望大大提升电动汽车电池的耐用性

创新型新型粘合剂使性能翻倍 有望大大提升电动汽车电池的耐用性 研究人员用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）为锂离子电池中基于微氧化硅（SiO）的电极设计了一种高性能粘合剂，与传统方法相比，这种粘合剂提高了电化学性能和耐用性。资料来源：JAIST Noriyoshi Matsumi日本先进科学技术研究所（JAIST）的 Noriyoshi Matsumi （松见纪佳）教授、博士生 Noriyuki Takamori、前高级讲师 Rajashekar Badam、Tejkiran Pindi Jayakumar 博士（前学生）以及丸善石化有限公司的研究人员最近在 2024 年 2 月 8 日的《ACS 应用能源材料》（ACS Applied Energy Materials）杂志上发表了一项研究、他们利用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）作为微型氧化硅电极的粘合剂，实现了比传统电池更优越的性能。PVPA 的卓越性能据松见教授说："PVPA 粘合剂在延长高性能锂离子二次电池的寿命方面应该非常有用。特别是在电动汽车的应用中，人们对实现锂离子二次电池的长寿命有着浓厚的兴趣。PVPA 的使用将为聚丙烯酸（PAA）和聚偏氟乙烯（PVDF）等市售粘合剂提供更好的替代品"。该研究涉及制造含有 PVPA、PAA 和 PVDF 作为粘合剂的电极，并通过电化学实验和密度泛函理论对其性能进行了评估。与传统的 PAA（2.03 N/m）相比，PVPA 对铜支持物的附着力（3.44 N/m）明显更强，从而显著提高了锂离子电池的耐用性。与 PAA 电池相比，基于 PVPA 的电池在 200 次循环后的放电容量几乎是后者的两倍，基于 PVPA 的半电池在相同的循环次数后可达到 1300 mAhg-1SiO。与 PVDF 或 PAA 粘合剂不同的是，即使经过 200 次充放电循环，扫描电子显微镜也没有观察到集流器剥落。此外，PVPA 更强的附着力有助于稳定基于氧化硅的阳极，即使在体积显著膨胀的情况下也能防止其剥落。合作与专利此外，丸善石化有限公司（其研究人员也是研究的一部分）已经建立了 PVPA 的工业生产流程。JAIST 与丸善石化有限公司之间的持续合作，以及该公司提供的其他电池生产专业技术，可能会进一步加快该工艺在实际生活中的应用。JAIST 和丸善石化有限公司已在国内（日本）和国际上联合申请了该技术的专利。"这种工业上可行的高性能粘合剂将有助于高耐用性和高能量密度电池技术的开发。这将使电动汽车在全球范围内得到更广泛的应用，而无需担心电池性能会在较长时间内下降。未来，这些材料还可应用于火车、轮船、飞机等各种电动汽车。"总之，科学家们利用聚（乙烯基膦酸）为锂离子电池中的氧化硅阳极开发出了一种功能性粘合剂。与传统方法相比，这种低成本粘合剂提高了性能，是电动汽车及其他领域基于微型氧化硅的应用的新进展。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

大功率线圈的研发进展证明电动汽车无线充电技术已准备就绪

大功率线圈的研发进展证明电动汽车无线充电技术已准备就绪 ORNL 研究人员正在庆祝电动汽车上测试的最快无线充电器。它的工作功率为 100 千瓦，效率高达 96% Genevieve Martin/ORNL, 美国能源部电能通过电磁场的相互作用从充电器传输到设备，这种曾经的黑魔法现在被认为是一种安全、方便、高效的工作方式。不过，这种技术在电动汽车领域还没有真正普及开来，这主要是因为其功率水平与快速充电领域相去甚远。例如，根据Verified Market Reports 的数据，目前市面上最快的电动汽车无线充电板之一是 Hevo 的 12 kW jobbie。这比墙壁插头要好；这是 2 级充电速度，每小时能让中等效率（3.5 英里/千瓦时，或 5.6 公里/千瓦时）的电动汽车行驶约 42 英里（68 公里），但这肯定不是你所希望的商业充电站的充电速度。这就是为什么橡树岭国家实验室（ORNL）宣布的新解决方案看起来非常有前景的原因。ORNL 的研究人员说，他们已经展示了有史以来速度最快、功能最强大的无线电动汽车充电器，这种"轻型多相电磁耦合线圈设计"的功率传输速度比 Hevo pad 快八倍多，足以让同一辆汽车在一小时内充电 350 英里（563 公里）。线圈直径略大于 14 英寸，是有史以来在车辆上测试的最快无线充电器 Genevieve Martin/ORNL, 美国能源部接收线圈安装在现代科纳电动汽车上，停在直径为 14 英寸的多相发射器上，中间有 5 英寸的空气间隙。经测量，该系统的功率为 100 千瓦，效率为 96%与优质电缆和插头的效率相当。研究人员指出，在台式实验室测试中，传统线圈技术的传输功率为 120 千瓦，但这是在汽车上测试过的最好功率多相线圈设计允许在尽可能小的线圈内实现最高的功率密度，使系统相对紧凑、方便。ORNL的奥马尔-奥纳尔（Omer Onar）在一份新闻稿中说："我们已经实现了该类汽车无线充电系统的全球最高功率密度。我们的技术达到的功率密度是传统线圈技术的8-10倍，可以在20分钟内将电池充电状态提高50%......这是一项突破性成就，为乘用电动汽车的快速高效无线充电打开了大门。"当然，任何无线充电解决方案（包括嵌入路面的无线充电解决方案）要想获得真正的发展势头，还需要做很多事情，首先是汽车制造商要确定标准，并在其车辆上安装接收线圈和充电设备。这有点像先有鸡还是先有蛋的问题：很少有制造商安装线圈，因为很少有公司大规模建设基础设施，反之亦然。但这确实是双方都希望实现的目标。也许特斯拉公司是实现这一目标的最佳选择，因为它不仅开发汽车，还拥有自己的快速充电网络。事实上，根据Energy Matters 的报道，特斯拉正在开发快速充电网络。尽管无线电动汽车充电技术还无法挑战电动汽车充电领域最快的有线连接，但它肯定能使无线电动汽车充电变得相对快速和高效。 ... PC版： 手机版：

美国消费者为啥不买电动汽车

美国消费者为啥不买电动汽车 J.D. Power 的美国电动汽车考虑度（EVC）研究是一项专注于衡量全电动或电池电动汽车消费者考虑度的行业基准研究。研究内容包括：按地区划分的整体电动汽车考虑度；人口统计学；车辆使用经验；生活方式以及心理特征。其内容还包括车型级别的考虑细节，如对“为何购买”的发现以及对拒绝购买电动汽车原因的分析。今年的研究收集了8179名消费者的反馈，并于2024年1月至4月进行了实地调查。自该研究于2021年开始以来，今年首次出现电动汽车新车买家考虑度较上一年下降的情况。今年的研究显示，24%的消费者表示“非常有可能”考虑购买电动汽车，较去年同期下降2%，而表示“总体上可能”考虑购买电动汽车的消费者比例从2023年的61%下降至58%。“随着行业逐步向消费者大规模采用方向发展，阻碍消费者购买电动汽车的主要障碍是可负担得起的车辆的持续短缺、充电问题以及对电动汽车购买激励措施缺乏了解。”J.D. Power电动智能部门执行董事斯图尔特·斯托普（Stewart Stropp）说。“随着人们对电动汽车激励措施了解的加深，考虑购买电动汽车的可能性也会随之增加。然而，约40%的消费者表示他们对这些激励措施没有充分的了解。优先考虑让消费者了解电动汽车可用的激励措施及其运作方式，对于加速市场增长至关重要。”他表示。其他导致电动汽车需求下降的因素还包括：同比燃料价格的下降；顽固的通货膨胀和高利率；以及车型可选性增长乏力。“在过去几年里，能够满足消费者需求的可行电动汽车的车型数量每年都有显著增长。”斯托普说，“今年，增长缓慢了下来。一些汽车制造商推迟了电动汽车的发布和生产计划，并将更多精力转向了油混和插混车型，所以我们看到很多消费者仍然没有找到一款能够满足所有需求的电动汽车。”01研究的关键发现以下是2024年电动汽车考虑度（EVC）研究的一些关键发现：1.Z世代和Y世代消费者对购买电动汽车的“非常可能”考虑有所下降：缺乏经济实惠的电动车型影响了两个最年轻的消费者群体Z世代和Y世代，“非常可能”考虑分别较去年同期下降了2个和5个百分点。尽管如此，24%的Z世代和32%的Y世代消费者表示他们“非常可能”考虑购买电动车，这两个比例在所有年龄段群体中是最高的。根据J.D. Power的定义，世代群体包括“前婴儿潮一代”（Pre-Boomers，1946年以前出生）、“婴儿潮一代”（Boomers，1946-1964年出生）、“X世代”（Gen X，1965-1976年出生）、“Y世代”（Gen Y，1977-1994年出生）和“Z世代”（Gen Z，1995-2006年出生）。“千禧一代”（Millennials，1982-1994年）是Y世代的一个子集。2.长途通勤者更不愿考虑电动汽车：以往的研究指出，每天行驶更多里程的车主更有可能考虑购买电动汽车。然而，随着油价下跌和充电焦虑加剧，这一趋势已经逆转。对于每天往返通勤时间在46-60分钟的消费者来说，只有24%的人表示“非常有可能”考虑购买电动汽车，这一数字较2023年下降了13个百分点。3.待购车辆的影响：对于打算为家庭再添置一辆车的消费者来说，68%的人表示他们“总体上很可能”会考虑购买电动汽车。相比之下，对于那些将完全依赖一辆车出行的人来说，只有47%的人表示他们“总体上很可能”会考虑购买电动汽车。如果没有第二辆车，消费者往往会对电动汽车的使用成本更加挑剔。有两个重要的电动汽车消费趋势正在以一种应该引起关注的方式交汇：表示“非常有可能”考虑购买或租赁下一辆车为电动汽车的消费者比例，正在下降，而表示“非常太可能”考虑购买或租赁下一辆车为电动汽车的消费者比例，正在上升。调查结果显示，消费者对电动汽车的担忧已反映在汽车市场，电动汽车制造商特斯拉在4月份报告称，其季度收入自2020年以来首次下降。这还导致福特和梅赛德斯-奔驰等几家汽车制造商根据消费者需求改变了电动汽车目标和生产计划。02不买电车十大理由在表示“不太可能”或“非常不可能”考虑购买电动汽车的消费者中，52%的人将充电站缺乏可用性作为拒绝购买的理由，这是研究中比例最高的一项。这一数字较上一年增加了3个百分点，表明人们对公共充电基础设施的担忧正在加剧。其他拒绝购买的原因还包括：购买价格；每次充电可行驶的里程有限；充电所需时间；以及无法在家或工作场所充电等。另据J.D. Power 截至2024年2月的美国电动汽车体验（EVX）研究，从电动车使用体验的角度来看，消费者拒绝电动汽车的十大原因是：1.公共充电桩缺乏可用性；2.购买价格；3.充电所需时间；4.续航距离有限；5.无法在家或工作中充电；6.停电/电网担忧；7.可靠性不足；8.拥有成本；9.在极端温度下表现不佳；10.缺乏可用的/有能力的维修/服务中心。由此可见，充电基础设施不完善仍然是主流消费者购买电动汽车的绊脚石，而且情况越来越糟：有52%的人将公共充电桩缺乏可用性作为他们决定的关键原因。其他与充电相关的担忧，如充电所需时间（45%）、续航距离有限（43%）、无法在家或工作场所充电（37%）以及停电/电网担忧（33%）都是导致消费者拒绝购买电动汽车的主要原因。电动汽车用户对公共充电网络的使用体验，以及广泛媒体报道的电动汽车车主在恶劣冬季条件下难以充电的情况，加剧了这些担忧。在过去的一年中，大众市场电动汽车车主对公共充电桩可用性的满意度下降了32分。美国国会拨款75亿美元改善充电基础设施，美国政府希望到2030年用这些资金来建造50万个充电桩。但根据《汽车周刊》的报道，自拜登总统签署该立法以来，只建造了8个。在使用公共充电网络方面，特斯拉一直比竞争对手的电动汽车制造商获得显著更高的客户满意度评分。特斯拉是唯一一家通过其自有充电网络为车主提供持续正面公共充电体验的电动汽车制造商。根据数据，2023年特斯拉车主对直流快充的整体满意度为738分，而其他品牌的平均水平仅为569分。目前有17家汽车企业已签署协议，其电动汽车将与特斯拉的北美充电标准(NACS)兼容。如果特斯拉的充电网络得到其他厂商认可和广泛使用，充电的客户体验可能将得以改善，非特斯拉品牌的消费者需求可能会出现显著增长，最受欢迎的电动汽车品牌排名可能也会重新洗牌，如宝马和Rivian等车型开始以其独特的客户体验吸引车主。 ... PC版： 手机版：