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美国攻克阻碍电动汽车市场化的电池难关

发布日期：2015-08-14 浏览次数：73

　　传统的电池组包含几百个电池。每个电池都包含成叠的众多多薄薄的固体电极。这些电极配以金属箔集电器（currentcollectors），相互分隔采用塑料薄膜。要增加能量储存，就需要增加更多层的电极材料，而这反过来就需要更多层的金属箔和塑料薄膜。24M公司的设计使得有可能增加能量存储，而不需要额外的金属箔和塑料薄膜。关键的区别是，电极不是固体薄膜堆在电池里，而是碱渣状材料存储在容器里，一种是正极材料，另一种是负极。24M公司打算大大减少电池中的无效材料。据估计，这篇新论文中的电池可以实现几乎两倍的能量密度，这是对比今天的汽车电池组。电池具有更高的能量密度，就会更小更便宜，这意味着电动和混合动力汽车将会更便宜。
　　
　　去年，电池新创公司A123系统公司（A123Systems）开设了另一家公司，称为24M公司（24M），开发一种新型电池，想使电动汽车走得更远，成本更低。现在，一篇研究论文发表在《先进能源材料》（AdvancedEnergyMaterials）上，披露了初步细节，说明那种电池如何工作。它还克服了使电池走向市场的挑战。有一个大问题，锂离子电池用于电动汽车和插电式混合动力车，只有约25％的电池体积放置的是储存能量的材料。其余的都是由无效材料组成，如包装，导电箔和胶水，这就使电池笨重，而且占了相当部分的成本。这种材料从容器泵入小型设备，它们通过的渠道是刻在金属块上的。当这种情况发生时，离子就会从一个电极移动到另一个电极，也是通过同样的那种隔膜材料，就是用于传统电池的那种。电子会离开材料，进入外部电路。在这个设计中，提高能量储存简单得就像增加贮存容器的尺寸，这一设备使电极互动，可以保持同样的尺寸。这一设计也不需要连接数百个电池，以获得足够的能量储存。这种新电池类似于一种东西，叫做液流电池（flowbattery），其中两种电解质被泵抽着，穿过彼此。但是，传统的液流电池比这种新设计约大10倍，因为它们使用稀释的能量存储溶液（diluteenergystoragesolutions），这使得它们不能实际用于汽车。研究人员如何克服最大的设计挑战：把电荷从碱渣中抽出。在普通的锂离子电池中，电子传递要跳过连接的导电粒子，在固体电极中，直到它们到达集电器。在新的电池中，电子不会流过电解质。