構建更好的鋰離子電池

從電腦到未來電動汽車,所有裝置中的電池都可能透過新增含有硼和氟的化合物得到改進

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電動汽車系統、筆記型電腦和手機中使用的強大的鋰電池容易過熱甚至爆炸,但聯邦研究人員表示,新增不到一克的新物質可以降低溫度和成本。

這種分子由阿貢國家實驗室的研究人員 Khalil Amine 和 Zonghai Chen 開發,目前正在作為鋰電池電解液中的新增劑進行測試,以防止電池電壓過高。

混合動力和電動汽車中使用的電池通常由 200 到 400 個小型電池組成,串聯成一個強大的整體。單個電池有時會過度充電,當電壓過高時會散發熱量,並將相鄰的電池推過臨界點,從而引發失控的熱反應。


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由於電動和混合動力汽車在正常行駛過程中不斷放電和充電,過充問題不僅限於車庫,而且構成實際的操作危險。

在實驗室中,Amine 和 Chen 發現他們可以製造一種基於硼和氟的分子,並在每個電池中新增少量該分子來控制充電。Amine 解釋說,當電池超過安全電壓水平時,該分子會吸收電子並阻止電池電量上升。

目前,昂貴的電子控制裝置被用來調節電池中的每個單獨的電池,並在電壓過高時關閉它。但是控制系統很昂貴,佔電池成本的 20% 之多,而且電子元件容易出現故障。

Amine 說,新方法比當前技術有幾個優點。他說,除了成本較低之外,該分子更可靠。他說,其他以類似方式使用某種分子的系統無法控制超過一個過熱迴圈,而他的分子將在 500 個或更多迴圈中吸收多餘的電壓。

這種材料不易製造,但只需要少量——電解液重量的 2% 到 3%。目前,它的成本約為每公斤 1,000 美元,但 Amine 說,電池公司 EnerDel 正在租賃該技術,並利用能源部的撥款來擴大製造過程。他認為,批次生產應該將成本降低到每公斤約 100 美元。

Amine 說,該分子可以為每個電池節省 100 到 200 美元。如今,電池製造商的目標是每個電池的總價為 500 到 1,000 美元。

新分子的另一個優點是,與複雜的電子控制系統不同,在電池組中新增一種新的化學物質既快捷又容易。“電解液是最後填充的東西,所以它可以立即適應。只需新增這 2%,就可以開始使用了,”Amine 說。

經環境與能源出版有限責任公司授權轉載自 Greenwire。www.eenews.net, 202-628-6500

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