近日,最引人注目的莫过于法国、德国、印度、挪威、荷兰五大国宣布全面禁售燃油车。《巴黎协议》过去近两年了,电动车真的以势不可挡的姿态进入人们的视线。不过销量上还略显单薄,这主要归因于现阶段的动力电池在续航、成本以及安全上还不能让消费者满意。事实上,尽管动力电池技术近年来得到了快速发展,但依然无法取得突破,使电动汽车具备与传统汽车同台竞争的实力。业内人士认为,动力电池技术迟迟无法取得突破的原因在于关键原材料性能尚未取得突破和产业化。
众所周知,动力蓄电池的比能量、寿命、安全性和价格,对纯电驱动汽车的发展至关重要。其中,具有比能量高、寿命长等优点的锂离子电池是目前最具实用价值的电动汽车电池。目前尚未有任何一种新的电池技术出现能够取代锂离子电池,因此提升现有的锂电池性能成为了推动电动汽车大规模推广的可行性方法。
在此背景之下,大批新型材料在电池领域的导入研究进程大大加快。其中一些材料例如硅碳负极已经成功帮助企业开发出超过300wh/kg的电池单体样品,但也有类似石墨烯这种依然遥遥无期应用研究。
客观来看,电池性能的提高需兼顾电极材料、电解液、隔膜的性能,同时装配技术、电池系统成组、管理技术的跟进也至关重要。其中,电池材料性能的提升是关键。
下面就来看看本周锂电行业都有哪些新技术和大事件:
1、石墨烯包覆锂合金 完美替代锂金属负极
传统锂离子电池(以石墨作负极,理论容量370 mAh/g)已不能满足电池对能量密度的需求。而锂金属负极由于在使用过程中的锂枝晶、体积膨胀、高反应活性等问题,始终不能工业化。在这样的背景下,锂合金或许是不错的选择。
近日,斯坦福大学研究人员首先将制备的锂合金(LixM)纳米颗粒包覆于具有优异疏水性能、低气体渗透性能的石墨烯(<10层)材料之中,随后将锂合金/石墨烯负极材料分别应用于以LiFePO4、V2O5、S为正极材料的锂电池中,并以锂金属负极、石墨烯负极做为参照实验,高电流密度充放电使用情况下,测试了电池的电化学性能,并对负极材料进行了SEM、TEM、XPS、柔韧性和强度、疏水性表征。
结果表明:锂合金/石墨烯作为负极的电池,高电流密度下充放电循环400次后,电池依然能够保持初始容量的98%。
这主要是因为LixM合金材料能够有效应对嵌锂-脱锂过程所带来的体积膨胀变化;而且包覆的石墨烯材料具有较好的疏水性能、较低的气体渗透性能,提高了负极的稳定性(防止与空气、水、电解液的反应);此外对锂硫电池而言,包覆的石墨烯材料抑制了多硫化合物与负极的反应,降低了正极硫活性物质的损耗,得以保持电池的容量。
点评:最近的电池研究成果似乎走上了一条“人妖”的杂交风,先是锂离子中加入钠,这会又出现锂合金。听起来有些不伦不类的野路子,但颇有当年铝合金改变世界的影子,我们不妨给锂合金一点时间,梦想是要有的,万一实现了呢?
2、反钙钛矿结构正极 成本降低95%
近日,德国马克斯-普朗克固体化学物理研究所Martin Valldor等人利用一步固相反应首次合成了一种新型阳离子空穴有序排列的高纯正极材料-反钙钛矿结构(Li2Fe)ChO (Ch = S, Se)。
其中,Li和Fe任意排列但在原子晶格中共享相同的位置,(Li,Fe)和Ch一起构成了紧密堆积的立方体,O2−占据八面体空穴位置。充放电过程中,Li+以三维路径进行迁移。这种材料与商业化的LiCoO2相比,成本可以降低95%。
此外,通过改变(Li□Fe)ChO (□ = vacancy, Ch = S, Se)中空穴含量和Ch元素种类,有可能得到无明显应力变化的更高容正极材料,以突破正极材料容量低、循环稳定性差的瓶颈。另外,这种材料用在全固态电池中极具优势,这也是值得去探究的。
点评:这个正极新材料听上去比研究中心那些莫名其妙的材料靠谱多了,但实事求是的说,三元材料满足目前的需求已经足够,对负极的需求远大于正极,更何况即便是三元也有不少问题需要完善。这个新正极材料且不说能不能商业化,即便可以,光排队也是好多年以后的事情。
3、中国公司收购“日本特斯拉”
据国外媒体报道,中国希望在电动汽车市场上占主导地位已经延展到了海外。被誉为“日本特斯拉”的电动汽车创业公司GLM 需要更多资金将其高端跑车投入生产时,日本国内的支持者却称无法筹集到资金。本周,一家在香港上市的投资公司奥立仕控股同意以128亿日元(合1.13亿美元)价格收购GLM。
奥立仕的交易资金由现有股东(包括中国电视机厂商TCL)发行新股,募集资金帮助完成这笔收购交易。在交易完成后,GLM创始人兼首席执行官小间裕康(Hiroyasu Koma)表示,日本的技术将在未来5年保持优势,我们希望可以占据市场份额。
中国政府正在为新能源汽车市场投入大量补贴,中国企业正在抢购外国电池和像GLM这样的电动汽车制造商,以加强他们的技术。在向香港证券交易所提交的一份文件中,奥立仕表示,此次收购代表该公司进入快速发展的电动汽车行业的良机。