成本更低、能量密度更高!锂电池次世代来临

  发布时间: 2019年08月13日 08:04:29   作者: 广丰能源网

  现在要为你的智能手机或特斯拉Model 3充电,没有什么比锂离子电池更好的了。自1991年推出以来,可充电锂电池一直是日常科技设备和电动车的标准。

 

  当前,世界上有300多万辆电动汽车使用锂离子电池。但随着世界向电动汽车的未来迈进,它需要比锂离子电池更高效的东西来跟上步伐。“锂电池现在几乎是已经碰壁。如果你真的想增加能量密度,就必须采用一种完全不同的模式。”更高的能量密度意味着电池更便宜、更轻和更长的续航里程。

 

  幸运的是,一些电池初创企业正试图生产出更好的电池,这些电池成本更低、能量密度更高、性能更好,适用于增压工业产品和消费技术,以及充电速度更快、行驶距离更长的电动汽车。从今年开始,几家初创企业将把他们的电池推向商业市场。这些企业认为,与目前的锂离子电池技术相比,它们的电池技术有了很大进步。

 

  Sila Nanotechnologies的首席执行官Gene Berdichevsky说:“我们花了8年时间,大概进行了3.5万次材料合成,才有了商业化的东西。”Sila只是几个电池初创企业之一,最近收到重大资金继续调整电池技术。去年,位于加利福尼亚的公司阿拉米达总部承担了7000万美元的D轮融资,来自包括西门子全球风险投资公司在内的几个投资者,用来建立它的第一个商业硅阳极电池生产线。

 

 

  这距离埃隆-马斯克旗下特斯拉的第七员工、机械和能源工程师伯迪舍夫斯基(Berdichevsky)成为该公司联合创始人刚好十年。伯迪舍夫斯基曾经领导了特斯拉跑车(Tesla Roadster)电池系统的开发。Tesla Roadster跑车曾经被马斯克旗下SpaceX发射送入太空轨道中。

 

  投资回报即将到来

 

  目前锂离子电池的新变化已经花了大约10年的时间来研究。直到现在,初创企业才开始为商业聚光灯做准备,这一推出至少需要几年时间,甚至可能还要整整十年。

 

  “一辆汽车所需的材料相当于1万部智能手机或1000块智能手表,”伯迪舍夫斯基说。“我们将从消费设备开始。在未来五年,我们将扩大与汽车合作伙伴的规模。”

 

  Sila目前的汽车合作伙伴之一是宝马。

 

  目前的锂离子电池在材料和物理能量密度方面受到限制。新电池技术旨在提高锂离子电池的安全性和能源效率,因为这样即便是电池过热或损坏,也不会有起火的风险。

 

  每个锂离子电池由四个基本部分组成:正极和负极(每个锂离子电池两端的电极)、液体电解质和分离器。当电解液携带锂离子通过隔膜进出阳极和阴极时,就会产生正负电流。正是这个过程产生了储存在电池里的电量。

 

  如果组成阳极和阴极的化学物质——分别是石墨和某种金属氧化物——温度过高,就会破坏物理分离器,从而暴露出高度易燃的电解质。回想一下三星Galaxy Note 7手机爆炸的情况,你就会发现这个问题。目前锂离子的最大能量密度约为每千克260瓦时;相比之下,目前大多数电动汽车每千克可行驶220到250瓦时。

 

  次世代的繁荣

 

  固态电池是一种新的电池技术,它不仅用锂金属制成的阳极取代石墨阳极,还用一块固体(通常是陶瓷、玻璃或阻燃聚合物)代替液体电解质和隔膜。采用这种方法的是总部位于科罗拉多州的固态电池制造商Solid Power,该公司在2018年获得了2000万美元的A轮融资。据该公司高管称,他们正在开发的电池至少能增加50%的能量密度。

 

  神秘的斯坦福大学(Stanford University)的子公司Quantum Scape也在与大众汽车合作开发固态电池。去年大众增加了1亿美元的投资。PitchBook的数据显示,这家总部位于圣何塞的初创公司估值17.5亿美元。

 

  根据宣布这笔交易的新闻稿,Quantum Scape的电池一次充电可以让大众的E-Golf行驶466英里(目前的行驶里程为186英里),使其能够与传统天然气动力汽车的行驶里程相媲美。大众汽车表示,Quantum Scape的电池应该比目前的锂离子电池充电速度更快、重量更轻。

 

  “锂电池现在几乎是已经碰壁。如果你想增加能量密度,你必须采用一种完全不同的模式。”

 

  ——Yifei Mo,马里兰大学材料科学与工程教授

 

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