锂离子电池的阳极若从原本的石墨材料,转变成锂金属,或许能让电池性能更上一层楼,最近德国科学家便改造市场上现有的锂离子电池,成功将能量密度提高到 560Wh/kg。
为了进一步提高电池的能量密度,延长电动车、电动飞机的续航里程,德国卡尔斯鲁尔理工学院(KIT)与亥姆霍兹乌尔姆研究所(Helmholtz-Institute Ulm,HIU ) 一同携手合作,改造现有的锂电池技术。
联合团队所研发的电池,阴极材料采用低钴、高镍的 NCM88 材料,HIU 教授 Stefano Passerini 表示,若使用传统市售的 LP30 有机电解质,NCM88 阴极材料可以提供更高的能量密度与稳定性。 LP30 电解质容易让阴极产生颗粒裂纹,随之交互反应并破坏阴极上的结构,最后生成一层厚厚的苔藓状锂层。
有鉴于传统电解质有损电池的稳定性,阻碍技术发产与商业成熟性,团队也改用其他电解质:一种低挥发性和不易燃的离子电解液态电解质(ILE),其中这种电解质包含两个阴离子,分别是 FSI 和 TFSI。
团队指出,全新的阴极材料与电解质搭配,可以避免阴极结构缺陷、进而发生不良电化学反应。HIU 电池电化学 Guk-Tae Kim 表示,电解质新配置显著降低结构高镍阴极的变化。
德国研究团队实验指出,新型锂金属电池的能量密度已经高达 560 Wh/kg,远高于市面常见锂离子电池的 250~300 Wh/kg ,电池的初始比容量达到 214 mAh g-1,经过 1,000 次充放电循环后,容量保持率也高达 88%,平均库仑效率为 99.94%。
新型电池的能量密度非常高,但朝向商业化还是需要一段时间,只是新型锂金属电池一出或许也能改变电动车、电动飞机的市场,再延长电动交通工具的行驶距离。
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(首图来源:pixabay)