電池新技術(shù)：新化學(xué)配方推動(dòng)電池技術(shù)向前發(fā)展
目前，一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)仍舊在鋰電池內(nèi)嘗試著不同的化學(xué)配方。
空氣電池
MIT的一個(gè)研究小組聲稱(chēng)，通過(guò)在鋁電極和電解質(zhì)之間引入防油層，解決了鋁空氣電池腐蝕的問(wèn)題。使用電池后，油膜將被抽走并用電解質(zhì)代替。
其他防止腐蝕的方法一般都要以犧牲性能為代價(jià)，包括使用化學(xué)腐蝕性較小的不同電解質(zhì)。在儲(chǔ)存過(guò)程中將電解液抽出并在使用前重新注入會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕，并可能堵塞電池組中的泵送系統(tǒng)。在鋁空氣電池中，即使在電解液從包裝中抽出后，鋁也會(huì)將水吸引到系統(tǒng)中，并且一些電解液會(huì)粘在鋁電極表面上，從而繼續(xù)腐蝕。
油膜可以防止水對(duì)電極的腐蝕，但在使用時(shí)也可以迅速更換，因?yàn)殇X在浸入水中后很容易防油。MIT的這項(xiàng)補(bǔ)救措施使能量損耗每月僅為0.02％，提高了1000倍以上，并且概念電池在反復(fù)使用后放置一到兩天可以使用24天，超過(guò)了只能持續(xù)3天的其他鋁空氣電池。
氟化物電解質(zhì)
本田美國(guó)研究所的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，氟化物技術(shù)可以提高電池的性能。氟的低原子量理論上可以使能量密度比鋰高十倍。但氟化物電池（FIB）技術(shù)只能在150°C以上的溫度下運(yùn)行。該團(tuán)隊(duì)與加州理工學(xué)院和NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員合作，通過(guò)使用具有高離子電導(dǎo)率和在室溫下較寬的工作電壓的化學(xué)穩(wěn)定的液態(tài)氟化物導(dǎo)電電解質(zhì)，來(lái)克服這一問(wèn)題。該電解質(zhì)使用溶解在有機(jī)氟化醚溶劑中的干燥的四烷基氟化銨鹽，并與具有銅、鑭和氟核殼納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合正極配對(duì)，在室溫下顯示出可逆的電化學(xué)循環(huán)。
來(lái)自本田研究院、加州理工學(xué)院和NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種氟離子電池。本田研究所首席科學(xué)家Christopher Brooks博士說(shuō)：“氟化物離子電池提供了一種有希望的新型電池化學(xué)，其能量密度比目前可用的鋰電池高出十倍。與鋰電池不同，F(xiàn)IB不會(huì)因過(guò)熱而構(gòu)成安全風(fēng)險(xiǎn)，并且獲得FIB的原材料比提取鋰和鈷的過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響要小得多?！?/p>
LNMO正極
丹麥材料開(kāi)發(fā)商HaldorTops?e正在推進(jìn)在下一代電池中使用LNMO（鋰鎳錳氧化物）正極材料。據(jù)稱(chēng)，LNMO技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)與NCM電池相似的性能水平，但是成本降低了10-15％，因?yàn)樗鼈儾皇褂冒嘿F的鈷，并且使用的鎳更少。但LMNO的高電壓會(huì)降低現(xiàn)有電解質(zhì)的質(zhì)量并縮短循環(huán)壽命。一旦開(kāi)發(fā)出一種電解質(zhì)克服高電壓下的降解，那么這個(gè)概念便會(huì)在市場(chǎng)上引起關(guān)注。
LMNO正極中的三維結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了鋰離子的流動(dòng)，使充放電速度更快，這特別有助于PHEV，提高了電池能量密度。與其他正極類(lèi)型的電池（3.7V）相比，LMNO電池的電壓（4.7V）高25％，這可以減少PHEV的電池?cái)?shù)量（和成本）。該電池概念也針對(duì)無(wú)線電動(dòng)工具應(yīng)用領(lǐng)域。
鎂負(fù)極
鎂負(fù)極具有提高能量密度的潛力，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)更安全，并且比鋰電池更具成本效益。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是在一項(xiàng)涉及多個(gè)歐洲科研機(jī)構(gòu)的650萬(wàn)歐元項(xiàng)目之后進(jìn)行的，其中包括卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院（KIT），烏爾姆大學(xué)（德國(guó)）和德國(guó)航空航天中心DLR。
硅負(fù)極
Wildcat Discovery Technologies已為使用非碳酸鹽、基于磺酸鹽的電解質(zhì)申請(qǐng)專(zhuān)利，該電解質(zhì)可增強(qiáng)帶有硅負(fù)極鋰電池的性能。硅負(fù)極的使用可以增加電芯的能量密度。但碳酸鹽電解質(zhì)會(huì)分解并在負(fù)極上方形成不穩(wěn)定的SEI層，這會(huì)大大降低能量容量和循環(huán)壽命。使用非碳酸鹽電解質(zhì)可以扭轉(zhuǎn)這種情況。
芝加哥的材料開(kāi)發(fā)商SiNode Systems和東京的專(zhuān)業(yè)化學(xué)品制造商JNC宣布成立了一家名為NanoGraf的合資企業(yè)。新公司旨在將其經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)工藝及其石墨烯包裝技術(shù)商業(yè)化，以支持電動(dòng)車(chē)電池的生產(chǎn)。JNC的CEO Yasuyuki Gotoh表示：“我們期待NanoGraf成長(zhǎng)為全球領(lǐng)先的硅負(fù)極材料供應(yīng)商?！?/p>
Enevate獲得了LG化學(xué)、雷諾-日產(chǎn)-三菱、三星和其他公司的資金支持，以加速其HD-Energy技術(shù)的開(kāi)發(fā)，該技術(shù)可在鋰電池中推進(jìn)快速充電性能，5分鐘即可充滿(mǎn)50%電量，15分鐘內(nèi)充至90％。該技術(shù)在負(fù)極使用的硅含量高達(dá)70％，而特斯拉Model 3中2170電池使用的硅含量是10％。
此外，澳大利亞鋰業(yè)也即將供應(yīng)新的硅負(fù)極材料。
荷蘭材料專(zhuān)業(yè)公司RGS發(fā)布了一種新型負(fù)極材料，該材料可以將負(fù)極容量提高多達(dá)50％，并提高硅含量，而不會(huì)遭受通常會(huì)發(fā)生的過(guò)度膨脹和收縮。E-magy材料是一種納米多孔硅材料，旨在在循環(huán)過(guò)程中吸收鋰離子，但不會(huì)引起負(fù)極膨脹。它還增加了硅的含量，從而提高了電芯的能量密度。E-magy可以使用RGS的專(zhuān)利快速鑄造技術(shù)生產(chǎn)，并以粉末形式提供。該公司計(jì)劃將產(chǎn)能從50噸增加到可以滿(mǎn)足以年產(chǎn)1GWh鋰電池的水平。
SILA Nanotechnologies從戴姆勒獲得了1.7億美元的投資。Sila Nano是一家開(kāi)發(fā)電芯硅負(fù)極的公司，該公司有望將能量密度（和電動(dòng)車(chē)的行駛里程）提高10-15％。自2023年起，它已贏得寶馬的訂單，該電池技術(shù)已在寶馬的EV和PHEV中得到使用。而寶馬和戴姆勒也已經(jīng)在聯(lián)手開(kāi)發(fā)用于緊湊車(chē)型的電池平臺(tái)。
GS Yuasa發(fā)現(xiàn)，在最佳粒徑和電極結(jié)構(gòu)的情況下，可以在負(fù)極添加三倍的硅，而不會(huì)因膨脹和收縮而損壞電極。該公司計(jì)劃在2025年左右開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的硅負(fù)極。
來(lái)源：集邦新能源