固态电池，小心被“玩”坏

固态电池，小心被“玩”坏 来源/镜观台拍摄海外市场方面，丰田计划2027年实现全固态电池装车；韩国SKOn正在开发高分子氧化物复合和硫化物两种固态电池，目标是到2026年生产出原型产品，2028年实现商业化；三星SDI正在开发一种没有负极的固态电池，预计将于2027年量产。固态电池的消息满天飞，动力电池的霸主宁德时代也不得不出来发声。宁德时代首席科学家吴凯表示，全固态电池的成熟度指标，若用1-9数字表示，宁德时代目前的成熟度在4的水平，目标到2027年到7-8的水平。简言之，宁德时代的固态电池离量产还尚早。在全固态电池研发方面已有十多年的积累，且有近千人研发团队的宁德时代尚且如此，近一两年量产，甚至宣称已经搭载上车的固态电池，其成色问题就值得商榷了。固态电池虽好，经不起“恶搞”新能源汽车行业发展离不开动力电池，目前的动力电池无论是三元锂电池还是磷酸铁锂，虽然在整车安全、续航里程等方面还在进步，但一定程度上在技术上已经很难有大的突破了。随着锂离子电池成本优化接近极限，新能源汽车产业正迫切寻求技术革新以突破现有瓶颈。固态电池作为下一代电池技术的明星产品，凭借其在安全、能量密度及循环寿命方面的显著优势，被视为推动电动汽车发展的新引擎。所谓固态电池，顾名思义，是和液态电池相对应的，是一种使用固态电极和固态电解质的电池。目前市面上主要的锂离子电池内置是含有液态电解质的。传统液态电池由正极、负极、电解液、隔膜四大部分组成。固态电池用固态电解质替换传统液态电解液和隔膜。固态电池的核心特征就在于使用固态电解质，这也是实现固态电池高能量密度、高循环稳定性、高安全性的关键。其工作机理与传统锂电池一致，依靠锂离子在正极和负极之间往返移动，进行化学能和电能之间的转换与储存。根据液态电解质的含量逐步下降，固态电池发展路径可分为：半固态电池、准固态电池和全固态电池。这也就给了一些车企在宣传上提供了“便利”，第一家、第一款、第一代的修饰语层出不穷。腾势汽车总经理兼首席共创官赵长江也忍不住在微博吐槽“就是在玩文字游戏”。中科院院士、清华大学教授欧阳明高也认为，中国在全固态电池领域的研发，目前来看认识还不统一。显然，过度炒作对固态电池的发展极为不利。事实上，作为全固态电池的过渡方案，半固态电池在性能上已大幅提升，安全性较好、能量密度较高、循环寿命更长、工作温度范围更宽、耐挤压、耐震动等。但从制造工艺来说，半固态电池基本可沿用现有液态电池的制造工艺，生产难度远远小于全固态。液态变固态，换“汤”也换“药”但液态电池要直接升级为固态电池，就需要“改头换面”了。如果把动力电池比作汤药，那电解质可以说是“汤”，正负电极和隔膜可说成是“药”。从液态电池到固态电池，不光是把“汤”换了，液态电解质变成固态，“药”也逐步换了。基于目前固态电池的发展历程，还可以将固态电池的发展分为三个阶段：第一阶段：将传统的电解液换成固态电解质，正负极和传统用的是一样，均采用负极石墨和正极三元锂或磷酸铁锂；第二阶段：更换负极材料，取消掉负极的石墨或硅，使用金属锂来提升能量密度；正极不变，采用磷酸铁锂或者三元材料。第三阶段：正负极都换，负极用金属锂，正极就可以换成不含锂的高能量的材料。如此来看，第一阶段换的就是“汤”，第二三阶段就是把“药”也换掉了。换“汤”比较好理解，固体电解质相对于电解液，电化学范围更广（电压更广），电解质不参与化学反应，让锂离子通过。因此，可以选择容量更大的正极材料，或者选择电压差更大的正负极材料，从而提高能量密度。那为什么要把作为“药”的正负极也更新换代呢？按照目前提高电池能量密度的手段，在正极端不断地提高镍的含量虽然可以提升电池能量密度，但是高镍电池对电池的稳定性要求具备更高的电池管理基础。因此，三元锂短期内要突破一个量级还是有一定的挑战。未来，可能也只有固态电池会将电池能量密度提升一个量级。太蓝新能源就在近日宣布成功制备出世界首块车规级单体容量120Ah，实测能量密度达到720Wh/kg的超高能量密度体型化全固态锂金属电池。作为对比，目前磷酸铁锂电池的能量密度为160-180wh/kg左右，三元锂在150-250Wh/kg之间。另外，固态电池凭借自身较高的机械强度在运用的过程中可以抑制电池循环使用之中的锂枝晶的刺穿，使锂金属负极的应用不再是梦想。把电极换为金属锂，其比容高，电压大，避免了液态电池用金属锂作负极会因多次充放电粉化、枝晶生长，导致循环性差，甚至枝晶刺穿薄膜，引起短路的风险。固态想上位，至少还需20年？这些显然就是固态电池大受欢迎的原因所在。高安全性一定是固态电池的首要优势。根据有关数据，新能源汽车起火事故原因中，电池自燃占比31％。相较之下，固态电解质不可燃、耐高温、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时具有一定机械强度，安全性更好；半固态电解质中液体占比也小于10%，可燃性大大降低。五一假期发生的多起新能源车燃烧事件，更让消费者期待固态电池的到来。同时，固态电池拥有更高能量密度和较小体积。固态电池电化学窗口宽，能承受更高电压（5V以上），材料选择范围广。因此，可通过采用高比容量的正极、负极材料，使能量密度达到500Wh/kg甚至更高，远超液态350Wh/kg理论极限。而固态电解质取代隔膜和电解液，正负极之间的距离可以缩短到只有几到十几个微米，从而大幅降低电池厚度。因此，同样电量情况下，固态电池体积更小。另外，固态电池还具备宽温区运行的优势。电动车在冬季续航里程之所以下滑明显，主要在于液态电解质在冬季低温环境下流动性下降。而固态电解质可以在-30℃至100℃的更广泛温度范围内稳定工作。当然，固态电池也并非完美无缺，目前来看还是有很多缺点存在的。比如：与液态电解质相比，固态电解质与电极材料之间的接触面积较小，导致离子传输速度较慢，影响了电池的充电和放电效率；界面电阻太大，使得快充过程中的能量损耗增加，快充效率受限；固态电池的充放电循环次数有限，循环寿命较短；生产技术尚不成熟，工艺复杂，生产效率低，导致其成本远高于液态电池。这些显然都是固态电池全面商业化必须面对的挑战。欧阳明高就表示，全固态电池是公认的下一代电池的首选方案之一，也是下一代电池技术竞争的关键制高点，但是也要注意防范激进技术路线带来的颠覆性风险。“液态电池的应用周期至少还有20年。固态电池要想替代液态锂离子电池50%的市场份额，至少需要20至30年。”欧阳明高如是说。 ... PC版： 手机版：

发生火灾的韩国电池工厂是怎样的公司？引发火灾的是何种电池？为什么大火很难被扑灭？

发生火灾的韩国电池工厂是怎样的公司？引发火灾的是何种电池？为什么大火很难被扑灭？ 刘不是的回答 韩国是发达资本主义国家，安全生产第一流。 放心，韩国本地人不会死人的，真要是死了，韩国的赔偿金也很高，就怕是有人故意放火，那可是有点意外了。 当然了，目前这场火灾死亡22人，这次可是有19名同胞也在里面，据说已经遇难，现在要求韩国政府全力抢救其他同胞，要优先抢救我们的人，发挥国际人道主义精神。 另外，就是这段时间韩国医生都罢工了，请军医出面对我受伤同胞进行急救吧，强烈要求韩国政府对罢工的医生进行严厉制裁，比如抓起来充军、登缝纫机吃牢饭、立即对不参与这次抢救我同胞的韩国医生，立即吊销医师资格证。 如果今后韩国犯错的医生需要重新进行取证的，必须到我们这边考取医师资格证，必须使用中文，采用中文全流程考试，允许画家医生到韩国行医、就业、坐诊，如此一来，韩国的医生慌可解、罢工潮可解。 这次发生火灾的京畿道华城市ARICELL锂电池制造厂一共有三层建筑，面积达2300多平方米，至少存放3.5万+个成品锂电池，火灾发生在第三栋楼的第二层，楼内共有67名员工作业，其中一层和二层分别有15人和52人。 亚硫酰氯锂电池是一种高能量密度的电池，电池内部含有可燃电解液，会形成“热失控”在过热或短路情况下，电解液会迅速加热并释放气体，产生高温和连锁反应，甚至可能导致爆炸。 而且这种火灾很难扑灭，锂电池燃烧不仅是理论上物理上的火焰，还包括复杂的化学反应，释放出有毒和易燃气体，如氢氟酸、二氧化硫等，这对消防员灭火构成挑战，毕竟韩国的消防员人命可是很贵的。 另外，就是不能用水扑灭锂电火灾，因为水分与电池材料反应可能产生更多有害气体和热量，最好的灭火方式就是使用泡沫或惰性气体灭火器，还要通过持续冷却来防止复燃。 祝愿同胞安康，看来出国打工也不容易啊，别听出国劳务中介们瞎忽悠，“生命诚可贵，赚钱也不多”，且行且珍惜，尤其是韩国这种地方! via 知乎热榜 (author: 刘不是)

水电池有望5年内取代锂离子电池 不会燃爆、可回收再利用

水电池有望5年内取代锂离子电池 不会燃爆、可回收再利用 研究团队目前已经开发出用于钟表的硬币大小的水基电池原型，以及类似于AA或AAA电池的圆柱形电池。电池通过产生从电池的正极（阴极）到负极（阳极）的电子流来储存能量。当电子向相反方向流动时，它们会消耗能量，电池中的液体是用来在两端之间来回传递电子的。在水电池中，电解液是加了一些盐的水，而不是硫酸或锂盐之类的东西。目前，这种电池的使用寿命与市场上的锂离子电池相当，能量密度约为每公斤75瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的30%，未来通过开发新型纳米材料作为电极还有望再次提高能量密度。此外，这种电池制作工艺简单，所用材料在自然界中含量丰富，价格低廉，毒性更低。科学家称，短期1到3年内有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池。 ... PC版： 手机版：

科学家找出导致电池故障的幽灵般的元凶：软短路

科学家找出导致电池故障的幽灵般的元凶：软短路 阿贡团队的研究重点是全固体电池，其阳极（负极）由锂金属制成。许多人将这种设备视为电池技术的"圣杯"。为什么这么说呢？因为锂金属可以在很小的空间内储存大量电荷。这意味着，与传统的石墨阳极锂离子电池相比，它能使电动汽车的行驶里程更长。然而，锂金属会与传统电池中的液态电解质发生高度反应，这给操作带来了挑战。电解质是在电池的两个电极之间移动被称为离子的带电粒子的材料，可将储存的能量转化为电能。正常工作的电池放电时，离子从阳极通过电解质流向阴极（正极），与此同时，电子从阳极流向外部设备（如手机或电动汽车电机），然后返回阴极。电子流为设备供电。当电池充电时，电子流会反向流动。锂金属的使用往往会破坏这一过程，在充电过程中，锂枝晶会从阳极生长出来并渗入电解液。如果这些枝晶长得足够大并一直延伸到阴极，它们就会在电极之间形成一条永久性的"导线"。最终，电池中的所有电子都会通过这根线从一个电极流向另一个电极，而不会流出电池为设备供电，这一过程也会阻止离子在电极之间流动。"这就是所谓的内部短路，"阿贡博士后、团队首席研究员迈克尔-坎尼汉（Michael Counihan）说，电池发生故障后就不再为设备供电。将锂金属阳极置于固态电池中（换句话说，就是使用固态电解质的电池），有可能减少与枝晶相关的挑战，同时还能保留锂的优点。阿贡团队正在开发一种用于电动汽车电池的新型固体电解质，并注意到了一种不寻常的行为。"当我们在实验室中操作电池时，我们观察到了非常小、非常短暂的电压波动，"Counihan 说。我们决定进行更深入的研究。研究人员对电池进行了数百小时的反复充电和放电，并测量了电压等各种电气参数。研究小组确定，电池正在经历软短路，这是一种微小的暂时性短路。软短路时，枝晶会从阳极向阴极生长。但增长量比永久短路时要小。一些电子留在电池内部，另一些则可能流向外部设备。电极之间的离子流可能会继续流动。所有这些流动都会发生很大的变化。研究小组与阿贡计算专家合作开发了模型，用于预测软短路过程中的离子流和电子流数量。这些模型考虑到了枝晶尺寸和电解质特性等因素。带有软短路的电池可以持续工作数小时、数天甚至数周。但阿贡研究小组发现，随着时间的推移，枝晶的数量通常会增加，最终导致电池失效。Counihan说："软短路是通向电池永久故障悬崖的第一步。"动态行为研究小组的进一步研究发现，软短路具有非常动态的行为。它们往往在短短的微秒或毫秒内形成、消失和重组。Counihan说："这对电池研究人员来说是一个重要的启示。在实验室进行典型的电池测试时，研究人员可能每隔一分钟左右才测量一次电压。在这段时间里，电池可能会错过成千上万软短路的形成和死亡。它们就像一个个小幽灵，在不知不觉中破坏着电池。"软短路最常见的原因是发热。当电子流经枝晶时，会产生热量，类似于家用电器电线的发热，热量会迅速融化，尤其是在周围电解液具有隔热性能的情况下。当枝晶与某些电解质发生反应时，软短路就会溶解，阿贡研究小组正在研究的某些固体电解质会在枝晶到达阴极之前将其切断，从而导致内部短路。在对软短路进行广泛研究的过程中，阿贡团队开发并演示了几种检测和分析软短路现象的新方法。例如，一种方法可以量化软短路对电池电流阻力的影响程度。由于不同的电池组件都可能造成这种阻力，因此分离出软短路造成的阻力可以帮助研究人员更好地评估电池的健康状况。这项研究最近发表在《焦耳》（Joule）杂志上，其中包括近 20 种检测和分析技术。其中约三分之一的方法来自该团队最近的研究。研究报告的作者从研究界非正式的、未发表的知识中收集了其他方法。Counihan说："我们意识到，文献中没有一篇论文使用了其中两种以上的技术。为了让这份清单对研究人员更有用，我们加入了关于每种方法优缺点的信息。由于软短线的动态性很强，因此对于研究人员来说，有很多工具可以使用，以便更好地了解软短线的影响。"研究小组希望为世界各地的研究人员提供有关软短路的见解，为他们的工作提供参考。例如，论文中的技术可以帮助推进阻止枝晶生长的硬固体电解质的设计。Counihan说："当研究人员了解电池中软短路的动态时，他们就能更好地改进材料，避免这些失效途径。"参考文献：Michael J. Counihan、Kanchan S. Chavan、Pallab Barai、Devon J. Powers、Yuepeng Zhang、Venkat Srinivasan 和 Sanja Tepavcevic 合著的《固态电池研究中动态软短路的幽灵威胁》，2023 年 12 月 6 日，《焦耳》。DOI: 10.1016/j.joule.2023.11.007编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

固态电池，终于迎来60亿的春风

固态电池，终于迎来60亿的春风 顶层设计开足马力，相关企业获得的是真金白银的支持，目前这个消息已经得到多位知情人士确认。一旦落地，也将是政府部门首次对固态电池研发进行规模资金支持。中国已经成为全球新能源产业链最完整的国家，同时也是新能源车最大的市场，而业内共识则认为，固态电池是电动车下一阶段竞争的核心。此时国家队入场，一直处于炒作阶段的固态电池，可能真的要落地了。01一股春风吹来据《中国日报》报道称，国内打算投入 大约60亿元推动全固态电池的研发，目的就是要推动固态电池的技术尽快从实验室走向市场。而具备这些条件的企业包括了 宁德时代、比亚迪、一汽、上汽、卫蓝新能源和吉利这六大企业。有知情人士透露，这个项目一共分成七个子项目，聚焦聚合物和硫化物等不同的技术路线。有内部人士透露，目前已经开始了项目答辩。在业内主流观点中，全固态电池根据电解质不同，主要可划分为三个主要技术路线，其中之二就是聚合物电解质和硫化物电解质两种技术路线。聚合物电解质，主要是由基体和锂盐组成，基体为聚氧化乙烯等高分子聚合物，具备安全性高、重量轻、容量大等优点。而硫化物电解质主要分为晶态与玻璃态两类，离子电导率较高，但化学稳定性相对较弱。其实早在今年年初，国家就已经有支持固态电池发展的苗头了，2024年1月21日，在 中科院院士欧阳明高的牵头下，“ 中国全固态电池产学研协同创新平台”在北京正式成立，同时举办“中国全固态电池创新发展高峰论坛”。这是一个致力于推进我国全固态电池学术及产业化发展的非法人组织，目的就是为了推进固态电池的协同研发。大会的参加者不仅有以宁德时代、比亚迪为首的多家主流电池厂商，还包括了工信部、科学技术部等一系列相关政府部门。在会上，中国化学与物理电源行业协会理事长郑宏宇也明确提出，“中国全固态电池产学研协同创新平台”的成立，既是中国锂电产业发展历程中重要一步，也是 落实国家战略意图。而且在三个月前，工信部就《锂电池行业规范条件（2024年本）》修订征求意见，修订版对于储能电池要求没有变化，但 新增了固态电池相关要求。首次明确了对于固态电池的标准，需要单体电池能量密度 ≥300Wh/kg，电池组能量密度≥260Wh/kg，循环寿命≥1000次且容量保持率≥80%。眼下，技术不断迭代，锂电池的容量、能量密度都已经接近极限，纯电动车的续航里程也逐渐摸到天花板，而固态电池已经成为行业下一个重点进化的方向。但值得注意的是，固态电池并不是近几年才开始研究的，时间甚至比现在的液态锂电池还要早，但是到今天为止，依然无法大规模商业化量产，可见其研发难度有多高。固态电池，顾名思义，是一种使用固体电极和固体电解质的电池。传统锂离子电池包括正极、负极、电解液、隔膜四大组成部分，但这种结构有非常大的缺点，那就是隔膜承担的保护作用，无法保证绝对的安全，有被电子击穿的风险，从而发生爆炸。液态电池为了保证安全性，电解液和隔膜这两个东西加起来的体积就占了电池的40%左右，极大地压缩了能量密度。但固态电池，不但可以把密度更大的固体电解质塞进去代替这两种东西，还可以让正负极之间的距离缩短到10微米左右。所以固态电池相比于传统液态电池具有 高能量密度和 更稳定的优点。02再让子弹飞一会固态电池很强，但确实需要时间孵化。作为纯电车领域“技术珠峰”，固态电池的技术阻碍不仅来自于材料体系的迭代升级，以及固-固接触问题，制造工艺的优化也有巨大挑战。比如其正极材料，高镍三元正极安全性差且易发生热失控问题，需要转向超高镍、富锂锰基等新材料。而且固态电池的电解质由液态转固态，因此三大主流技术路线的电解质问题仍没有找到最优解。目前固态电池的研发，主要集中在 中日韩美欧五个国家和地区，整体仍处于研发和试验阶段，欧美地区更是寄希望于通过固态电池，改变现有动力和储能电池格局。仅从固态电池的技术来源和布局上看，日本仍处于领先的地位，中科院院士欧阳明高曾表示，从全球固态电池产业布局来看，中国的企业最多。其次是日本，日本企业虽然不多，但个个实力很强。截至2022年9月初，在全球固态电池领域的专利申请数量中，近45%来自日本，中国、美国、德国、韩国紧随其后。其中，丰田是在固态电池领域专利申请数量最多的企业，拥有全固态电池专利 1300多项。 而根据智慧芽全球专利库的数据，截止2023年10月，中国国内公司有关全固态电池的专利， 不足100项。此外，全球固态电池专利数持有者第二、第三名也都是日本公司，前六名均被日本和韩国包揽。以日系车企为例，根据丰田去年发布的规划， 最早到2027年，其向市场投放搭载全固态电池的电动汽车；日产则计划在2028年推出首款搭载全固态电池的量产车型；本田规划在2025年后推出全固态电池车型。韩国的研发以三大电池商为主，分别为LG新能源、SK On、三星。三家电池商在全固态电池技术方面都有不少实质性的进展，尤其是三星，作为唯一在专利前五的非日系企业，三星计划在 2027 年前推出能量密度 超过900Wh/kg的全固态电池，此类电池可能会首先用于电动汽车，然后用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑等电子产品。而美国以初创电池企业为主，与车厂共同研发，例如Solid Power和宝马合作，Quantum Scape和大众合作。从时间上看，产业化的时间基本都是在 2027-2030年。虽然中国在锂电池的产业研发上起步较晚，但已经从追赶者变成了竞争者，固态电池产业自去年开始就取得了不少进展。去年6月，卫蓝新能源宣布将360Wh/kg半固态锂电池电芯正式交付蔚来汽车，去年底，蔚来创始人李斌直播实测了150kWh电池包行驶距离达1044公里。今年的4月份，自从智己发布首个量产上车的“超快充固态电池”智己L6以来，就像引爆了中国固态电池的引线，不少企业公布了研发进展或成果。广汽集团官宣实现了全固态电池能量密度达到400Wh/kg以上，较当前量产的液态锂离子电池体积能量密度提升52%以上，可以实现超1000公里续航，其全固态电池量产装车的时间点为 2026年，将搭载于旗下昊铂车型。同样在4月份，宁德时代首席科学家吴凯在CIBF2024先进电池前沿技术研讨会上称，宁德时代计划在 2027年小批量生产全固态电池，不过其并未披露全固态电池批量装车的时间表。长安汽车也表示，预计到 2030年推出包括液态、半固态和固态在内的8款自研电芯。紧接着，上汽集团在一次新能源技术发布会上宣布，他们的全固态电池将采用聚合物-无机物复合电解质技术路线，并计划于 2026年实现量产。这种全固态电池的能量密度预计超过400Wh/kg，体积能量密度超过820Wh/L，电池容量能超过75Ah。当然，技术上车是好事，但也应该看到差距，国家队下场就像给企业指明了方向，具体到市场和外国企业拼刺刀，还得看企业自身实力。至于能否在技术上实现突围，让子弹再飞一会。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院的新型无钴有机电池材料将为电动汽车带来革命性变革

麻省理工学院的新型无钴有机电池材料将为电动汽车带来革命性变革 在一项新的研究中，研究人员表明，这种材料的生产成本远远低于含钴电池，其导电率与钴电池相似。研究人员报告说，这种新型电池的储电量也与钴电池相当，而且充电速度也比钴电池快。麻省理工学院 W.M. Keck 能源学教授 Mircea Dincă 说："我认为这种材料可以产生很大的影响，因为它的效果非常好。它与现有技术相比已经很有竞争力，而且它可以节省大量成本，并避免目前用于电池的金属开采所带来的痛苦和环境问题。"Dincă是这项研究的资深作者，研究报告最近发表在《ACS Central Science》杂志上。23 岁的陈天阳博士和麻省理工学院前博士后哈里什-班达（Harish Banda）是论文的主要作者。其他作者包括麻省理工学院博士后王建德、麻省理工学院研究生朱利叶斯-奥本海姆（Julius Oppenheim）和博洛尼亚大学研究员亚历山德罗-弗朗切斯基（Alessandro Franceschi）。大多数电动汽车都由锂离子电池驱动，这种电池的充电原理是锂离子从一个正电极（称为阴极）流向一个负电极（称为阳极）。在大多数锂离子电池中，阴极都含有钴，这是一种具有高稳定性和高能量密度的金属。然而，钴也有很大的缺点。钴是一种稀缺金属，其价格会大幅波动，而且世界上大部分钴矿床都位于政局不稳的国家。钴的开采会造成危险的工作环境，并产生有毒废物，污染矿区周围的土地、空气和水源。"钴电池可以储存大量的能量，在性能方面也具备人们所关心的所有特性，但它们存在供应不广的问题，而且成本会随着商品价格而大幅波动。"Dincă说："随着消费市场中电气化汽车的比例越来越高，成本肯定会越来越高。"由于钴有这样那样的缺点，因此人们进行了大量研究，试图开发替代电池材料。其中一种材料是磷酸铁锂（LFP），一些汽车制造商已开始在电动汽车中使用这种材料。尽管锂-铁-磷酸酯电池仍有实际用途，但其能量密度只有钴和镍电池的一半左右。另一种有吸引力的选择是有机材料，但迄今为止，大多数此类材料在导电性、存储容量和使用寿命方面都无法与含钴电池相媲美。由于导电率低，这类材料通常需要与聚合物等粘合剂混合，以帮助它们维持导电网络。这些粘合剂至少占整个材料的 50%，会降低电池的存储容量。大约六年前，在兰博基尼的资助下，Dincă的实验室开始进行一个项目，开发一种可为电动汽车提供动力的有机电池。在研究部分有机、部分无机的多孔材料时，Dincă和他的学生意识到，他们制造的一种完全有机的材料似乎是一种强导体。这种材料由多层 TAQ（双四氨基苯醌）组成，TAQ 是一种有机小分子，含有三个融合的六角环。这些层可以向各个方向延伸，形成类似石墨的结构。分子中含有称为醌和胺的化学基团，前者是电子库，后者有助于材料形成牢固的氢键。这些氢键使材料高度稳定，同时也非常不溶解。这种不溶性非常重要，因为它可以防止材料像某些有机电池材料那样溶解到电池电解液中，从而延长其使用寿命。Dincă 说："有机材料降解的主要方法之一是溶解到电池电解液中，并进入电池的另一端，从而形成短路。如果使材料完全不溶解，这个过程就不会发生，因此我们可以在最少降解的情况下进行 2000 多个充电循环。Dincă对这种材料的测试表明，其导电性和存储容量与传统的含钴电池相当。此外，与现有电池相比，使用 TAQ 阴极的电池充放电速度更快，可加快电动汽车的充电速度。为了稳定有机材料并提高其附着在铜或铝制成的电池集流器上的能力，研究人员添加了纤维素和橡胶等填充材料。这些填料占整个阴极复合材料的比例不到十分之一，因此不会显著降低电池的存储容量。这些填料还能在电池充电时防止锂离子流入阴极，从而延长电池阴极的使用寿命。制造这种阴极所需的主要材料是一种醌前体和一种胺前体，它们作为商品化学品已经在市场上大量供应和生产。研究人员估计，组装这些有机电池的材料成本大约是钴电池成本的三分之一到二分之一。兰博基尼已经获得了这项技术的专利许可。Dincă 的实验室计划继续开发替代电池材料，并正在探索用钠或镁替代锂的可能性，因为钠或镁比锂更便宜、更丰富。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：