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2023年01月12日

美国成功研制能量密集新型电池

美国成功研制能量密集新型电池 2012: 美国科学家近日成功研制了能量密集的新型电池,可为电动汽车进行长途行驶时长时间供电。该电池的使用将消除目前电动汽车大规模使用面临的三大障碍:成本、距离和安全性,有望彻底变革电动汽车行业。

美国加州Envia系统(EnviaSystems)电池科技公司的研究人员研发的新型锂离子电池每克储存的能量是目前所用电池的两倍,该公司将在美国能源部ARPA-E(AdvancedResearch ProjectsAgency-Energy)举行的第三次年度会议上宣布这一突破性进展。Envia公司共同创始人和首席技术官、材料科学家萨杰特库马尔(SujeetKumar)解释说:“我们实现了400瓦时/千克的储能密度,我们已经制造了一个40安培的电池,汽车可以识别和使用。该电池已经通过美国海军水面战中心(NavalSurface Warfare Center)的独立能量密度测试验证。

该项目获得ARPA-E的400万美元赠款,Envia电池技术建立在美国能源部下属的阿贡国家实验室关于先进复合电极材料的研究基础上,研究人员发现高能富锰的阴极材料拥有更大的能量密度。该研究团队然后把重点转移到阳极(锂离子流向产生电流的电极),通过合并硅和石墨提高其性能。通过把硅与碳混合,研究人员解决了硅阳极使其它电池失去反复充电和放电能力的问题。简而言之,就是硅膨胀。库马尔承认:“因为容积的巨大变化,硅阳极难以持续10个循环周期。但是,通过用碳涂料包围,以及和碳纤维交织,他们解决了这一问题,他们研制的电池可循环400次。库马尔补充说:“硅即使在第一个周期受到破坏,通过碳纤维可以保持连接。

汽车电池面临的另一个问题就是所谓的“热失控(thermalrunaway),这一点尤其是汽车电池都必须经过的测试。用8毫米的指甲迅速地穿透电池,可对电池的这项性能进行测试。研究人员声称Envia电池能通过这个考验。库马尔说:“主要是这款电池非常薄,它很容易驱散热量。

超薄的能量密集型电池可为每辆汽车节约一半能源。该电池价格便宜,每千瓦时125美元,不到目前电池成本的一半。但是,除了进一步的独立测试,汽车制造商还需对该电池进行多年的测试。Envia董事长兼首席执行官AtulKapadia说:“我们与世界各地的所有品牌汽车厂商合作。我们的想法是要么组建合资企业生产电池,或许让现有的合作伙伴利用该技术。

该技术能够提高电动汽车的行驶距离,如通用汽车公司的雪佛兰伏特(ChevyVolt)汽车等。每公斤电池能储存更多的电量,电动汽车可以行驶更远的距离。这意味着日产LEAF装上Envia的电池可能只需10美元,就可在圣路易斯和芝加哥之间行驶300英里(约合483公里),而不是今天所能行驶的大约80英里(约合129公里)。库马尔在宣布这一科学突破的声明中表示:“我们希望,Envia的新一代锂离子电池将彻底变革电动汽车行业,它消除了电动汽车大规模使用面临的三大障碍:成本、距离和安全性。一次充电可行驶300英里(约合483公里)将解决电动汽车行驶距离短的问题。

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