將含二氟(草酸)硼酸鋰和四氟硼酸鋰鹽的電解質用於鋰金屬和無陽極電?
撰文?/?朱?琳
編輯?/?張?南
設計?/?杜?凱
來源?/?electrek，作者：Fred?Lambert
特斯拉已經為壹項新技術申請了專利，該技術將為壹種新金屬鋰電池或無陽極電池提供電解質解決方案。
過去的壹年中，特斯拉的電池研究夥伴傑夫·達恩(Jeff?Dahn)和他在達爾豪斯大學(Dalhousie?University)的團隊，壹直在為特斯拉工作，以提高能源密度和電池壽命，同時降低成本。
去年，他們公布了壹種新型電池的測試結果，測試的新電池是壹種鋰離子電池，具有下壹代“單晶”NMC(鎳鈷錳)陰極和壹種新的先進電解質。達恩的團隊對這些電池進行了廣泛的測試，根據測試結果，他們認為這種電池可以驅動壹輛電動汽車行駛100萬英裏(160萬公裏)以上，並在電網儲能中至少使用20年，比特斯拉現有電池續航時間長兩到三倍。
他們在不同的條件和周期下對電池進行了測試。即使在40攝氏度的極端溫度下，這些電池也能持續4000次循環。借助主動冷卻系統，就像特斯拉的電池組壹樣，它可以將電池的循環次數提高到6000次以上，這意味著壹個良好的電池組可以輕松行駛100萬英裏。控制充電到低於100%的充電狀態也有助於延長壽命。他們認為這種電池將在“機器人出租車”(robo?taxis)上特別有用。
作為鋰離子電池技術的先驅，達恩和他的團隊在除了改進現有技術之外，也壹直在研究下壹代電池技術。
去年，該團隊為特斯拉的“無陽極鋰金屬電池”申請專利，他們認為這可能是代替固態電池的電池技術的下壹個大事件。該團隊的論文基本上解釋了他們如何解決了用鋰金屬代替傳統石墨陽極而不需要使用固態電解質的問題。如果成功，它將在比固態電池更短的時間內實現能量密度更高、更持久的電池商業化。
現在，達恩團隊為特斯拉加拿大研究小組申請的新專利證明，他們仍在研究新電池：“將含二氟(草酸)硼酸鋰和四氟硼酸鋰鹽的電解質，用於鋰金屬和無陽極電池”。
特斯拉在專利申請中寫道：
“可充電電池是電動汽車和電網存儲(例如，停電期間的備用電源，作為微電網的壹部分等等)的儲能系統不可或缺的組成部分。壹些此類可再充電電池系統包括鋰金屬和無陽極鋰電池。與傳統的鋰離子電池相比，鋰金屬和無陽極鋰電池具有壹定優勢，因為它們的能量密度更高。由於沒有陽極塗層，無陽極電池也更便宜且易於組裝。然而，鋰金屬和無陽極鋰電池面臨的挑戰阻止了它們的廣泛采用。改進鋰金屬和無陽極電池系統的某些特性將使此類系統得到更廣泛使用。例如，開發能夠實現商業上可接受的鋰金屬循環性能和無陽極鋰電池的電解質組合物，對於獲得此類電池系統的采用至關重要。在此之前，業界的普遍***識是，僅含二氟(草酸)硼酸鋰(“LiDFOB”)鹽的電解質，能最好地提高鋰金屬和無陽極鋰電池的容量保持率能力。”
簡而言之，這種電池在能量密度和成本方面有很大優勢，但在壽命方面需要改進。
達恩的團隊稱，他們的新電解質將有助於改善這壹點：
“提供的電解液包含二氟（草酸）硼酸鋰和四氟硼酸鋰，以及用於鋰金屬或無陽極可充電電池的溶劑成分，以及使用該電解液改善電池容量的方法。還提供了包括鋰金屬或無陽極電池單元的可再充電電池系統，以及包含二氟（草酸）硼酸鋰和四氟硼酸鋰的電解質溶液以及溶劑組分。本文描述的系統具有更高的容量保持能力。”
在專利申請中，他們確實公布了測試結果，顯示電池的容量保持能力有所提高，但目前似乎並沒有將電池的續航周期提高到50次以上。他們需要將電池進行更多的循環才能使其商業化。
今年早些時候，特斯拉的研究人員發表了壹項研究成果，他們描述了壹種新型電池，它利用了鋰離子電池的壽命和鋰金屬電池的高能量密度，將混合鋰金屬電池作為全電動汽車的續航工具。
“提高電池的能量密度將降低電動汽車的成本，並能延長行駛裏程。用金屬鋰代替傳統鋰離子電池中的石墨陽極可以顯著提高能量密度。然而，鋰金屬陽極存在容量損耗快、電池壽命短的問題。為了開發長壽命的高能量密度電池，我們提出了壹種鋰離子/金屬鋰混合電池，通過在石墨上有目的地鍍上金屬鋰來實現。雖然在傳統鋰離子電池中，多余的鋰電鍍通常是壹種降解機制，但我們在優化的雙鹽電解液中實現了可逆的石墨鋰電鍍。此外，由於電池通常不會被循環到100%的容量，這些混合電池可以在鋰離子模式下運行，幾乎沒有降解，在它們的大部分壽命中，通過周期性的充滿電的鋰金屬循環來增加容量。”
但是，需要註意的是，特斯拉像大多數其他公司壹樣，有時會為不會投產的技術申請專利。
關於特斯拉電池計劃的更多信息將於9月15日的“電池日”期間公布。
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。