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新式充电电池锂金属电池

新式充电电池锂金属电池

来源:
2021/09/28 14:26
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【摘要】:

  新一代可充电锂金属电池具有两倍的能量容量!

  2012年,胡祖六创立了SolidQnerGySystems公司,该公司宣布推出一种新的可充电锂金属电池,其尺寸和重量都是传统锂电池的两倍。这种新型电池和锂电池一样安全耐用。考虑到锂电池在智能手机、电动汽车、无人机等领域的广泛应用,这项发明是一个巨大的进步。电池可以使这些设备的效率提高一倍,或者使它们的小型化成为可能。

  电池行业的圣杯

  几十年来,研究人员已经了解了锂金属电池的好处(即更高的能量密度和更小的体积)。然而,到目前为止,这些电池不能充电,会爆炸和着火。这两种性质是由金属锂和电池电解液之间的反应引起的。这种反应不仅会产生增加电池电阻和缩短电池循环寿命的化合物,还会在阳极上产生mos -锂金属碰撞,导致短路。短路会引起高温并点燃易燃的电解质。通常,为了使这些电池更安全而采取的措施会降低它们的能源性能。新一代的锂金属电池解决了这个问题,通过改变电池内部的材料来改变其化学成分。

  锂金属阳极

  为了增加能量容量,SolidEnergy使用了一种非常薄、高能的锂箔来代替传统的阳极材料石墨。随着锂离子数量的增加,能量密度会增加一倍。此外,使用超薄的锂箔,比传统的锂金属阳极薄五分之一,比传统的石墨、碳或硅阳极薄几倍,研究人员已经将电池的尺寸缩小了三倍。2015年10月发布的第一款新电池样机的尺寸只有iPhone6锂电池的一半。它提供2.0安培时,而锂电池为1.8安培时。首次亮相的成功为公司带来了1200万美元的投资。

  电池

  可充电、安全的锂金属电池

  使用超薄的锂箔作为阳极大大减少了电池的尺寸。然而,所实现的电池只能在80摄氏度或更高的温度下工作,不能用于许多商业应用。

  锂金属电池通常比锂电池更容易挥发,寿命也更短。为了得到一种安全的充电溶液,该公司不得不对电解液进行化学修饰。他们的解决方案是研制一种固体和液体电解质的混合物。采用固体电解质作为锂金属箔的涂层,以降低电池的工作温度。此外,还有一种新型的不燃烧、不与金属锂发生严重反应的准离子液体电解质。其结果是在室温下具有锂电池的能量容量和锂电池的安全性和寿命。

  可伸缩性的生产

  另一个令人印象深刻的特点是,这些电池使用与锂电池相同的制造设备。这意味着它们可以相对快速地投入商业使用。实现这种制造能力实际上是一个影响设计的环境问题。胡士泰2012年创立SolidEnergy时,麻省理工学院(MIT)的电池初创企业A123正申请破产。一开始,SolidEnergy对此感到畏惧。然而,A123当时闲置的生产线最终被用于制造第一批锂金属电池。

  电池图

  金属锂电池的发展

  因为SolidEnergy没有设备,没有资金,也没有实验室来制造电池,公司被迫使用现有的锂离子制造设施来制造原型。最终的结果是伴随着业务工具而来的新技术。许多电池公司的做法恰恰相反,他们专注于材料,并根据将要使用的材料建立自己的实验室。因为他们使用全新的制造流程来制造原型电池,他们很难适应商业生产线。

 

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