电动车能跑多远,完全要看电池的蓄电力多强,因此为满足消费者胃口,各国科学家与厂商纷纷绞尽脑汁力求突破,而近期美国军方与科学家联手,成功提升锂电池性能,在充放电千次之后电池容量仍可维持逾 9 成,有助于延长未来电动车电池寿命与再生能源储能技术发展。
锂电池应用相当广泛,智能手机、电动车到电池储能系统都可以看到它的身影,但目前电动车锂电池的锂阳极、镍或是高电压阴极材料通常具有强烈腐蚀性,即使材料拥有高能量,往往也会破坏其他电池材料,让电池容量随着充放电次数增加而越来越少,缩减电动车电池寿命。
因此为解决此难题并克服锂电池容量限制,美国马里兰大学(UMD)、美国陆军研究实验室(ARL)与阿贡国家实验室(ANL)携手合作,透过抗腐蚀的高度氟化(fluorinated)电解质,成功解决电池电极的不稳定性,即使充放电次数 1,000 次以上,该电池仍可维持 93% 容量。
电解质为锂离子电池命脉之一,锂离子透过电解质在电极两端移动,而传统的电池电解质是由盐与有机溶剂制成,为最成熟、使用最广泛的技术之一,但容易蒸发并具有易燃性,因此目前各家研究员仍在寻找其他可能性。
UMD 工学院 A. James Clark School 化学与生物分子工程教授王春生(Chunsheng Wang)指出,团队发现氟基电解质除了可稳定腐蚀性材料的可逆反应、进而延长电池寿命之外,还具有防火功能,减缓锂电池易燃问题。
尽管以往研究对氟作用的结果各不相同,但是在该研究中,氟化材料是实现目标的关键功臣。ARL 研究实验室研究员许康(Kang Xu)表示,化学材料成分固然重要,但如何排列与分配也是一门学问。
而其他科学家也相当看好这项技术,韩国首尔大学化学和生物工程副教授 Jang Wook Choi 表示,虽然该技术还需要持续最佳化才能抵达商业化标准,但这项研究已让电池更进一步朝高能量密度(energy density)迈进。
目前该团队已成功制出硬币大小的电池原型,首先将于手表进行测试,未来还会与业界合作将电解质用于高电压电池。该研究已发表在《Nature Nanotechnology》。
相较于其他电池,锂离子电池具有高能量密度、高功率及长寿等优点,而随着未来电动车与再生能源电池储能技术需求越来越高,科学家仍得持续研发高性能锂离子电池,不然就得再另外开发成本较低的高容量电池。
- Electric car batteries souped-up with fluorinated electrolytes for longer-range driving
(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:UMD)