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在2020年初,Echion技术演示了一种锂离子电池,其最佳钛酸锂阳极性能提高了200%。该技术可在6分钟内安全充电,有望取代目前的电池技术,这些技术速度太慢,无法满足下一代电动汽车的应用需求。
2018年,全球电动汽车(EV)市场在北美占18%,在欧洲占20%,在亚洲占62%。20多年来,锂离子(Li-Ion)电池一直是电动汽车和便携式设备的主要选择,如手机和笔记本电脑(Liu, Neale, & Cao, 2016)。然而,消费者仍然面临着充电所需的长时间,他们的总寿命和安全问题。适应这些限制的创新是当前电动汽车和电池行业的关键目标,以说明安全、可持续的电池。
在电池充电过程中,需要有一种策略来管理电池充电过程中的冷却以及在寒冷天气下对电池进行预热。这对实现快速充电和温度正常分布起着关键作用。根据Tomaszewska,et al。,快速充电技术由于电阻产生热量,逐渐导致电池退化和变质,导致能源效率降低。
从原子层面到系统层面对电池的理解对于加强这一过程是必要的,这一过程立即需要安全、快速充电所需的高能量密度电池。
电池寿命短会增加电池的浪费,对环境产生负面影响。美国环境保护署(EPA)表示,仅美国就应对每年超过30亿的电池废料负责(Murray, 2019年)。Echion Technologies表示,其发现使用了低成本、丰富和环境友好的化学前体,并显示为640 mAh/cm3.容量阳极,导致超快速充电在6分钟。
混合氧化铌(MNO)增强锂离子电池性能的新方法
锂离子电池通过插层储存和释放能量(Liu, Neale, & Cao, 2016)。在电池中,阳极通常是由石墨和混合氧化物组成的锂和钛。
阴极由混合金属氧化物组成,如钴、镍、锰、铁、磷和铝。在锂离子电池组合中加入铌,可以产生更好的性能、更长的寿命和更安全的电池(CBMM, n.d)。
电导率是提高锂离子电池性能的主要性能之一,确保电池性能的稳定和长期。通过引入少量的铌,磷酸铁锂(LFP)阴极的导电性可以比传统电池高出10亿倍。
充放电速率是另一个关键性能,随着铌酸锂(LiNbO)的增加而增加3.)涂层。这个过程通过以更快的速度释放更多的电来提高电池的效率。
一种含铌的新型正极材料可以使锂离子增加30 - 50%,提高能量密度,从而提高电动汽车的续航里程和性能。
铌材料通过允许锂离子容易欧洲杯足球竞彩和有效地进出阳极来提高锂离子的迁移率。使用钛铌氧化物(TNO)产生的负极材料的能量存储量大约是传统电池的三倍。欧洲杯足球竞彩
当锂电池变质时,在充电过程中阴极积聚的热量与锂金属接触,导致短路。Echion Technologies计划授权MNO材料以防止这些短路,帮助其客户根据他们的需求部署创新的快速充电电池技术。
超级充电电池是否有未来?
斯坦福大学的科学家们(Chan等人,2007年)已经展示了一种纳米线电极,它展示了锂电池的三倍多的储能容量。研究表明,仅仅几根硅纳米线就可以证明高容量锂离子电极的能力是石墨电极的10倍(Fairley, 2008)。
为了探索一种更好的锂离子电池电解质,加州大学的研究人员在金纳米线表面涂上二氧化锰,并在其表面涂上电解质凝胶。这些电极的循环次数是传统电池的33倍。
自20年代末以来,可充电锌锰作为锂离子电池的廉价、安全替代品一直是研究的重点th世纪。太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员与华盛顿大学合作,考虑探索一种可充电的锌锰氧化物电池,作为锂离子电池的低成本和安全的替代品。
结果表明,锌锰氧化物电池的工作方式更像传统的铅酸电池,而不是锂离子电池(Nanowerk, 2016)。
Echion Technologies的发现为快速充电技术领域提供了广阔的前景,以满足商业阳极材料在安全、充电速率能力或能量密度方面的限制。欧洲杯足球竞彩该公司目前正在与William Blythe Ltd合作进行一个试点规模的示范,为电池制造商提供更大数量的产品,预计将在2022年将产品推向市场。
参考资料及进一步阅读
CBMM。(无日期)。电池创新铌作为一种干扰元素。
陈昌坤,彭鸿飞,刘刚,张凤霞,张凤霞,Huggins R. A., &崔元。(2007)。高性能锂电池阳极使用硅纳米线。自然纳米技术.doi: 10.1038 / nnano.2007.411
Echion展示超高速充电电池.(2020)。(在线)Echion技术:https://echiontech.com/superfast-charging-battery/(2020年11月11日通过)
Fairley, p(2008)。改变锂电池.麻省理工学院科技评论:https://www.technologyreview.com/2008/01/04/97944/super-charging-lithium-batteries/(2020年11月11日通过)
刘超,聂国忠,曹刚(2016)。了解可充电电池正极材料的电化学势。欧洲杯足球竞彩欧洲杯足球竞彩材料今天,19(2).doi: 10.1016 / j.mattod.2015.10.009
穆雷,j .(2019)。获得诺贝尔奖的锂离子电池真的对环境有积极影响吗?(在线)NS能源:https://www.nsenergybusiness.com/features/lithium-ion-battery-environmental-impact/(2020年11月11日通过)
Nanowerk(2016).意想不到的发现带来更好的电池.[网络]Nanowerk:https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=43232.php(2020年11月11日通过)
Tomaszewska,楚,Z,冯,X。,O 'Kane年代,刘,X。,陈,J。,。吴,b(2019)。锂离子电池快速充电综述。ETransportation.doi: 10.1016 / j.etran.2019.100011
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