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锂电池方向完全错误?世界著名电池专家认为应该制造这种电池!
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2023.03.13 广东

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如今,技术发展日新月异。新颖的尖端创新出现,会在几个月或短短几年内被下一次迭代所提升。电池技术也不例外。在过去的几年里,电池化学领域的创新和资本投资呈爆炸式增长,要么改进锂离子电池,要么试图将其全部取代。然而,有一个陷阱。尽管技术持续加速发展,但市场却滞后,基础设施,制造和供应链要求无法快速跟上。并且最重要的是,原有的市场主力会自觉不自觉的阻挡。

事实上,现在独霸市场的锂离子电池就遭遇过这种情况。大约 30 年前,锂离子电池首次被索尼征服。而当时的可充电电池的主流是镍氢电池。索尼当时主要制造个人或家庭设备 - 电视,电话,随身听和一系列新的手持相机,迫切需要更好的电源。但是,索尼不是电池制造商。

索尼去找了所有大制造商,向它们展示了新的电池化学成分,提出购买价值数千万美元的电池,每个制造商都拒绝了。制造商在镍氢电池工厂投入了太多资金 - 这些工厂没有能力生产锂离子化学品。因此索尼采取了前所未有的步骤,自己制造电池。它抓住了机会,今天锂离子电池是可充电电池的最主要形式。而这种冒险行为在能源和技术行业非常罕见。尝试未经证实的东西太昂贵了。

在世界著名电池专家唐纳德·罗伯特·萨多维(Donald Robert Sadoway)的眼里,现在锂离子电池占据市场主流,就如同当初的镍氢电池。

新电池的三种主要成分,左起:铝、硫和盐

小编了解到,萨多维教授1950 年出生于加拿大多伦多。他于 1978 年作为教员加入麻省理工学院,并于 2022 年成为Emeritus教授。Emeritus教授是授予希望在退休后继续从事学术活动的教授的荣誉称号。他因对电池技术的贡献获得了许多奖项和荣誉,例如欧洲发明家奖,勒梅尔森-麻省理工学院奖和美国化学工程师协会奖能源研究奖。

萨多维教授认为,锂离子电池对于小型场景非常适用,例如笔记本电脑,智能手机等等。但是锂离子电池没有做好进入电动车和储能的准备。萨多维教授说有两个主要问题(在许多次要问题中)影响锂离子电池在大型场景 - 可扩展性和寿命。

第1个 - 可扩展性,或里程潜力,也就是对电动车的里程焦虑。到目前为止,制造商通过在车辆中放置越来越大的电池组来解决里程焦虑,但最终会追逐你的尾巴,因为需要更多的容量来弥补额外的重量 - 正在使用储存在电池中的能量,只是为了移动电池本身。要改变这种追逐尾巴的游戏,可以提高快充能力。但是每次快充都会加速电池的性能衰减,也就是电池寿命。

萨多维教授给出了解决方案--快充铝硫族电池。

据了解,萨多维教授在去年8月份的《自然》期刊上发表文章说明这种电池。它是铝作为负极,硫或者铝作为负极,硫或者是硫属物质用于正极。使用由NaCl-KCl-AlCl组成的熔盐电解质。这些氯铝酸盐熔体由高含量的AlCl3配制而成,含有链状AlnCl3n+1–物质,例如Al2Cl7–、Al3Cl10–和Al4Cl13–,它们与Al–Cl–Al键联使得Al3+去溶剂化的动力学加速,从而导致高法拉第交换电流,为电池的高倍率充电奠定基础。

萨多维教授发明的电池可以在18秒内快速充放,能量密度达到529Wh/l。媲美540Wh/l的锂离子三元NMC电池。循环应能异常优异,可以循环5000次以上,而容量保持在99%。当前电池的唯一缺点是运行温度。如果要保持电解质的熔融状态,至少要65℃。而现在的锂离子电池工作温度范围是-10-65℃。

萨多维教授认为,电池行业有创新的空间,但是整个行业是规避风险的。

而现在需要的,就是正如索尼的锂离子电池所证明的那样,只需要一家拥有资本和愿景的公司就可以彻底改变整个行业。

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