新式鋰硫電池提高電動車續航力


新式鋰硫電池提高電動車續航力

為了提升電動汽車(EV)鋰離子電池的可用性,美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究人員們開發出一種能使電動車的續航力增加一倍,同時又得以降低一半成本的新式化學電池。

這種新的化學電池採用陰極硫奈米複合材料,可望提供較傳統鋰硫材料更高的能量與更低成本,同時消除長久以來困擾該技術的使用壽命問題。

“如果汽車製商能夠成功地使其發展成為一款全尺寸的電池,而不至於在性能上權衡折衷,那麼我們最終就能實現一款由電池供電可續航300英哩的汽車了,”加州大學化學與生物分子工程系教授Elton Cairns表示,“而且成本還會比今天的鋰離子電池更低得多,因為硫真的非常便宜。 ”

Cain以及勞倫斯柏克萊國家實驗室的Min-Kyu Song與Yuegang Zhang等其他研究人員們已經打造出一種像硬幣般大小的電池尺寸,他們正與汽車工業的供應商們討論使其擴增為全尺寸電動車電池組的可能性。如果能有足夠的實驗結果支持,他認為一款全尺寸的鋰硫電池組可望在五年內應用在電動車中,並在其後的幾年內達到量產。

這項新技術可提供約450-500Wh/kg的電量。相形之下,當今大多數電動車使用的電池大約有140-150 Wh/kg的電量。有些鋰離子研究人員據說已能實現達200Wh/kg電量的電池,但這仍然不到勞倫斯柏克萊國家實驗室開發的電池電量一半。此外,由於採用硫作為材料,可取代昂貴的鈷和鎳等材料,因而這種新式電池的成本也較低。

但是,這項新技術的關鍵優勢在於其高壽命週期。雖然過去的鋰硫電池可提供低至100-200次充電/放電週期,但新式化學電池據說可提供多達1,500次週期。

過去,汽車製造商往往反對採用鋰硫電池,主要因為他們的理想是找到一種最低有1,000次充電/放電週期,最好可能多達2000次充放電週期的電池。他們需要更高充放電週期的原因很簡單:大多數汽車製造商認為電動車電池過大且十分而昂貴,而無法被視為一種服務項目。他們希望電池能夠持續至整個汽車的使用壽命。

而以勞倫斯柏克萊國家實驗室的化學電池可提供300英哩續航力以及超過1,500次的充放電週期來看,它將能滿足汽車製造商的理想與要求。從理論上來看,它已能提供450,000英哩的電池續航力,使其可成為應用於汽車用而不太需要更換的理想電池選擇。

Cairns說,為了達到這一理想,還必須進行更多的研發工作。然而,他表示,目前的挑戰在於還未能完全瞭解其最高和最低作業溫度,以及未能掌握像保存期限與自放電率等特點。儘管如此,Cairns預計這種新的化學電池將吸引汽車產業的興趣。 “截至目前為止,使用壽命一直是這項技術得以實現商用化的最大障礙, ”他強調:“但我們認為這種狀況即將發生改變。”

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