跳转到主要内容
移动世界。
锂金属电池

领先图像©navee / Adobe Stock

本文是未来探索未来的分期付款,是世界不断变化技术的每周指南。你可以在每个星期四早上直接像你这样的故事订阅这

推动到电动车辆的过渡正在越来越坚强 - 通用电机,福特,大众都承诺到本世纪30年代增加电动、零排放汽车的生产。

现在,EVS只占3%全球新车销量。这是因为今天的许多消费者来说,与燃气汽车相比,EVS非常昂贵,太昂贵,太麻烦了燃料,很大程度上归功于用于为它们供电的锂离子电池。

为了真正抓住和帮助低碳排放在美国,许多专家表示,仅靠主要汽车制造商的承诺是不够的。我们需要开发一种全新的电池,而锂金属电池可能就是答案。

今天的电池问题

今天生产的EVS使用锂离子电池,电脑或智能手机的相同类型的电池。这些电池使我们能够做我们曾经认为不可能的事情的事情 - 就像我们的设备一样。

然而,它们也有一些主要的缺点:它们昂贵、沉重,而且可以很快死掉。(此外,在电动汽车中,它们偶尔也会出现爆发成火焰万一发生碰撞。呀!)

使用金属锂的电池重量更轻,运行时间是目前大多数电池的两倍,储存的能量也更多。

锂离子电池由两端的两种不同的材料组成,这两种材料叫做电极。一个带负电荷(阳极),另一个带正电荷(阴极)。在这些材料之间是一种液态化学物质(电解质),它将离子在两个带相反电荷的端之间来回传递,从而产生电流,流向你想要供电的任何设备。

利用锂离子电池,通常由石墨制成的带负电电极。石墨的主要问题是它很大而且很重 - 它实际上并没有促进电池的整体能源生产。

但如果我们能制造出一种电池,让每个电子都能用来制造和储存能量,那么电池就会轻得多,能量也会大得多。

输入:锂金属。

锂金属电池的前景

金属锂,元素周期表上最轻的金属,被认为是电池材料中的圣杯,因为它具有最高的能量密度。使用金属锂的电池重量更轻,运行时间是目前大多数电池的两倍,储存的能量也更多。

因为锂离子电池使用重石石墨而不是锂金属,所以在能量密度方面时它们处于劣势。与石墨不同,金属锂不仅仅是枯萎 - 它实际上有助于电池的整体能源生产。

但是有一个带有金属锂的悬钩:它是超级反应性的。与任何液体接触,包括电解质(用于来回运输离子的化学物质)可以通过引起典型的枝条,以形成的微小裂缝来降低电池。这些树枝状物可以短路电池,可能导致它燃烧。

固态电池可以降低成本并提高电动车辆的安全性。

这是您在特斯拉或电子设备中找不到锂金属电池的重要原因。

如果他们将成为电池创新中的下一个大事,研究人员必须创造一种电解质,这些电解质不会降解金属,但仍然允许离子容易地通过它。

这是一个艰巨的任务,但解决方案很可能是固态电解质。

固态电池的想法是几十年的历史。然而,到目前为止,没有人能够做到实用。

但现在,从斯坦福大学分离出来的电池初创公司QuantumScape索赔做到这一点。

从液体到固体

Quantumscape正在紧密锁定究竟究竟是究竟弥补了他们的新型固态电解质 - 公司唯一会说的是它是陶瓷,根据《麻省理工技术评论》。

首席执行官Jagdeep Singh告诉麻省理工学院,该公司的电池将帮助电动汽车获得商业成功:它们将降低成本,提高驾驶里程,缩短充电时间,延长寿命,并提高安全性。

他说:“任何能满足这些要求的电池,都能真正打开98%的市场,这是目前无法做到的。”

内部数据发布该公司的研究表明,单层固态电池可以在不到15分钟的时间内充电80%的容量。(相比之下,在2019年,特斯拉能够做到这一点给Model 3充电在37分钟内从5%到90%)。在800次充电循环后,它还保留了超过80%的容量,并且重要的是,它不允许树突形成并不可燃烧。

橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)电池研究员南希·杜尼(Nancy Dudney)告诉麻省理工学院(MIT)的詹姆斯·坦普尔(James Temple):“量子景观(QuantumScape)让我陷入了困境。”“乍一看,它真的很不错。”

Quantumscape的结果到目前为止,虽然令人印象深刻,有限。经过10年的工作,该公司仅在单层细胞上发表的测试。但电池需要至少几十个层,以便在EVS中工作 - 这一事实,导致电池行业中的许多人对Quantumscape开发电池的持怀疑态度,这是在未来四年内发电的电池。

将电池从单个单元格缩放到全电池组可能是一个更加困难的任务。“即使材料可能看起来真的很有前途,在大规模的情况下,这些缺陷可能成为一个更大的问题,”Argonne能源科学中心主任Venkat Srinivasan说,根据《连线》杂志。

“现实世界的运作与实验室规模的运作非常不同。”

QuantumScape的发展仅仅是在实验室里看到的,距离商业化还需要几年的时间。

前方长长,拥挤的道路

电池领域最近出现了激烈的竞争——有许多不同类型的固态电池正在开发中,而QuantumScape并不是唯一一家致力于解决这个问题的初创公司。这是一个好消息——电池的发展是复杂和困难的,而对更高效和更安全的电池的需求预计只会在未来十年增长。

“固态电池竞争景观越来越拥挤,因为固态电池在启用车辆电气化方面的巨大潜力,”扎实的电源首席执行官的Doug Campbell,基于科罗拉多州的电池启动告诉有线。

“这最终导致EVS更大,更高的可靠性和更低的成本。”

我们很乐意收到你的来信!如果你对这篇文章有意见,或者你对未来自由思考的故事有建议,请发邮件到[电子邮件受保护]

下一个

清洁能源
风力涡轮机刀片是一种不断增长的废物问题
风力涡轮机刀片
清洁能源
风力涡轮机刀片是一种不断增长的废物问题
使用退役的风力涡轮机刀片来建造桥梁,建筑物,更多可以消除风能的最大缺点之一。

使用退役的风力涡轮机刀片来建造桥梁,建筑物,更多可以消除风能的最大缺点之一。

医疗保健
有朝一日,一款健康应用可以通过自拍检测出心脏病
健康应用心脏疾病
医疗保健
有朝一日,一款健康应用可以通过自拍检测出心脏病
北京的研究人员开发了一种新的深度学习算法,声称可以检测出人脸上的心脏病迹象。

北京的研究人员开发了一种新的深度学习算法,声称可以检测出人脸上的心脏病迹象。

医疗保健
使用智能手机摄像头检测糖尿病
检测糖尿病
医疗保健
使用智能手机摄像头检测糖尿病
一种新的算法可以利用智能手机摄像头收集到的数据来检测糖尿病,为解决未诊断糖尿病的问题提供了一种方法。

一种新的算法可以利用智能手机摄像头收集到的数据来检测糖尿病,为解决未诊断糖尿病的问题提供了一种方法。

病毒学
用病毒战斗的超级素
用病毒战斗的超级素
现在看
病毒学
用病毒战斗的超级素
这位耶鲁科学家的实验治疗是德克萨斯州女子的最后手段。
现在看

Ben Chan在世界各地寻找噬菌体(细菌破坏病毒)的下水道,湖泊和猪场,这有助于对抗抗生素抗性细菌,也称为“超级蛋白”。Paige是德克萨斯州的一个年轻女性,囊性纤维化是患有耐药性感染的囊性纤维化;本的实验噬菌体疗法是​​她的最后手段。我们跟随Ben,因为他从耶鲁的实验室到Lubbock旅行......

外太空
遇见找到丢失的美国宇航局卫星的业余天文学家
遇见找到丢失的美国宇航局卫星的业余天文学家
现在看
外太空
遇见找到丢失的美国宇航局卫星的业余天文学家
一颗价值1.3亿美元的卫星消失了。十多年后,一位博主/天文学家发现了它。
现在看

业余天文学家斯科特·蒂尔利制造了国际标题,当时他重新发现了美国宇航局的形象卫星,13年后神秘地消失了。在这次采访中,斯科特讨论了他在卫星的康复中的角色,为什么他喜欢业余天文学,以及像他这样的公民科学家如何为我们对现在的空间竞赛的空间知识做出贡献。

派遣
在临时的“缓存”中培养回忆(我们可以阅读它)
大脑的哪个部分储存记忆?
派遣
在临时的“缓存”中培养回忆(我们可以阅读它)
像白天的报纸一样,大脑有一种暂时的方式来跟踪事件。
通过Kelsey Tyssowski.

像白天的报纸一样,大脑有一种暂时的方式来跟踪事件。

派遣
基因测试会漏掉导致疾病和神经系统…
基因检测漏掉了导致疾病和神经紊乱的“看不见的”突变
派遣
基因测试会漏掉导致疾病和神经系统…
你的DNA不仅仅是字母,基因中的“暗物质”也可能潜伏着突变。
通过Daniel Bier.

你的DNA不仅仅是字母,基因中的“暗物质”也可能潜伏着突变。

新的太空竞赛
谁拥有月亮?
谁拥有月亮?
新的太空竞赛
谁拥有月亮?
历史,不同的组织,政府,甚至个人都试图建立规则......
通过迈克里格斯

在整个历史,不同的组织,政府,甚至个人都试图建立外层空间的规则和所有权。