特斯拉与合作伙伴公布一种更高能量密度的锂电池方案,或给整个电池行业带来新面貌

特斯拉与合作伙伴公布一种更高能量密度的锂电池方案,或给整个电池行业带来新面貌

目前来说,有大部分的电池行业内人员都认为,固态电解质材料仍然是下一代电池研发的首选材料。然而最近,特斯拉和两个电池研究团队公布了一种更高能量密度的锂电池研发成果,很可能会对整个行业都带来改观。

这项研究是由 Jeff Dahn 带领的达尔豪斯大学电池研究团队、特斯拉加拿大研发团队和滑铁卢大学共同进行的,而研究成果也成功发表在全球顶级的学术期刊《自然》杂志上,可见这项新成果的意义之大。

Jeff Dahn

他们在论文中写道:

带有锂金属阳极的电池,被认为是最可行的未来技术,具有比现有锂离子电池更高的能量密度。许多研究人员认为,锂离子电池中使用的典型液体电解质必须被固态电解质所取代,以维持长期稳定循环使用时所必需的平坦、无枝晶的锂形貌。在这里,我们展示了使用两种锂盐 LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)/ LiBF4(四氟硼酸锂)作为液体电解质的无阳极锂金属袋电池。这种电池在经过 90 次的充放电循环后,仍然有 80% 的容量,是迄今为止证明的零过量锂电池寿命最长的电池。即使经过 50 次充放电循环,液体电解质也能够实现平滑无枝晶的锂形态,包括密集填充的色谱柱。核磁共振测量结果显示,在循环过程中,形成锂良好形貌的电解质盐被缓慢消耗。

在这三个合作的机构之中,Jeff Dahn 被认为是锂离子电池的先驱开发商之一,并长期致力于研究延长电池寿命和增加能量密度,并将成果广泛用于商业化之中;而在 2016 年,特斯拉通过在加拿大成立一个新的研究组织,并与 Jeff Dahn 展开了合作,还投资了一个全新的电池研究实验室。

在过去几年中,Jeff Dahn 已经多次为特斯拉带来了重大贡献,并为特斯拉提交了多项电池技术方面的专利。这不仅使得特斯拉的电池在能量密度上远超对手,在安全性能上也是数一数二的。

在本次的研究成果里,他们解释了如何用锂金属取代传统石墨阳极,并且如何可以不使用固态电解质。如果这项研究成功,那么这种电池不仅会比当前的固态电池能量密度上有重大提升,而且商业化速度也将进行得更快。

另一种使锂金属阳极成为可能的途径是使用固态电解质,许多人认为这是最可行的道路。然而,固态电解质并没有完全消除枝晶问题,而且目前还不清楚这些技术与现有的锂离子制造基础设施的兼容性如何。现在,已有数十亿美元的资金投入了锂离子制造基础设施。如果液体电解质可以用来制造安全、长寿命的锂金属电池,那么现有的制造设备可以用来快速将高能量密度电池商业化。

JB 与 Jeff Dahn,特斯拉两大技术巨头

截至论文发表,特斯拉和合作伙伴所发明的这款电池原型,已经被证明是成功的。研究小组也表示,如果在接下来的实验也能取得成功的话,那么最终可能会将锂金属电池的研发重点从固态电解质转向全液态电解质。

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