电池技术不断取得新突破,电动汽车续航有望破2000公里

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标题:电动汽车续航能否破2000公里?锂硫电池技术或将实现本文介绍了电动汽车续航里程对消费者购买决策的重要性,以及目前市场上的新型锂硫电池技术。通过介绍Theion公司发布的第一代商用锂硫电池和密歇根大学、澳大利亚墨尔本莫纳什大学、宾夕法尼亚州德雷克塞尔大学的研究成果,阐述了锂硫电池技术的发展前景和挑战。最后指出,尽管这些突破的技术成本相对较低,但商业化仍需时间和努力。随着人们环保意识的不断提高,电动汽车越来越受到关注。然而,续航里程一直是制约其发展的主要因素之一。而锂硫电池技术的出现为解决这一问题提供了新的可能。通过多家研究机构的努力,锂硫电池的能量密度不断提高,充放电循环次数也得到了显著提升。虽然这些技术在理论上已经具备了实现商业化的条件,但要真正将其推向市场仍需克服诸多挑战。不过可以预见的是,随着技术的不断进步和完善,电动汽车的续航里程有望迎来新的突破。

特斯拉首席执行官马斯克曾经说过,电动汽车拥有太长的续航能力没有意义。

也有部分人觉得电动汽车无需拥有超长的续航能力,只需要解决充电的便携性就够了,只要充电能像加油那么方便,人们自然就不会那么抵触电动汽车了。

那么,事实是否如此呢?

根据众多调查显示,人们在考虑电动汽车的时候,最先关注的还是它的续航里程。InsideEV的一项调查显示,只有电动汽车的续航里程达到800公里后,多数人才会考虑购买电动汽车。

比较短的续航里程意味着需要经常充电,充电次数频繁会影响电池的寿命,即使充电很方便,恐怕没人愿意经常充电;而超长的续航里程意味着充电次数大大地减少,如果是日常通勤用车,可能两星期才需要充一次电,此外电动汽车拥有超长续航里程可以使长途旅行无后顾之忧。

在不增加重量的情况下,锂硫电池能赋予电动汽车超长的续航能力,它拥有超高的能量密度,理论可达到2600Wh/kg。

目前这种新型电池的研发正在紧锣密鼓地进行中,已经开始有量产的相关消息。

德国的一家电池研究机构Theion最近发布了他们的第一代商用锂硫电池,其能量密度达到了500Wh/kg,也许是因为技术成本比较高昂,这种电池目前暂时只用于航空领域。

他们打算在2024年将第三代能量密度高达1000Wh/kg的锂硫电池用于电动汽车,届时,电动汽车的续航里程将超过2000公里。

这是目前唯一宣布锂硫电池商用的研发公司。锂硫电池的前景非常可观,电池材料本身比较廉价,但是目前技术难度大,造成技术成本比较高,如果能有更多的技术突破,才有望降低电池制造的总成本。

锂硫电池的能量密度非常高,但是它的充放电循环却很低,这是限制它商用的一个最致命的短板。最近学术界对锂硫电池取得了一系列的技术突破,它的循环寿命在不断地提升。

首先,密歇根大学的研究人员在学术期刊《NatureCommunications》上发表了一种新的方法,可以大大地延长锂硫电池的使用寿命,同时确保它们的安全。

他们开发了一种由回收的凯夫拉纤维制成的仿生膜,可以将负极部分的锂离子与正极的多硫化物隔离开来。该膜同时允许锂离子从锂流向硫并返回,并阻挡多硫化锂颗粒。

由于这一突破,锂硫电池在容量和循环次数方面几乎接近其全部潜力,而且它还不受严寒和酷暑等极端温度的影响,电池能够在快速充电下承受超过1000次的循环。

接着,澳大利亚墨尔本莫纳什大学的研究人员在《JournalofMaterialsChemistry》期刊上推出了一种新型锂硫电池中间层,它位于电池中间,使电极分开,帮助锂更快地从电池的一侧到达另一侧。

这种中间层可以阻止多硫化物(一种在这种电池内部形成的有害化学物质)在电池中移动,多硫化物是导致锂硫电池迅速恶化并分解的一个最重要的原因。

具有硫中间层的锂电池充放电多达2000次而不会出现故障。

再接着,宾夕法尼亚州德雷克塞尔大学的研究人员着眼于修改含硫正极,以更好地与市售的碳酸盐电解质一起工作,从而在保证电池性能的同时降低成本。

他们将硫嵌入碳纳米纤维网中,旨在缓解多硫化物反应,结果发现硫以一种意想不到的方式结晶,这种结晶不与碳酸盐电解质发生反应,从而保证了硫正极的稳定性。

该电池在进行4000次充放电循环后性能都没有下降。目前该项工作发表在了《CommunicationsChemistry》学术期刊上。

相比于前文提到的Theion使用了硫的晶体材料、碳纳米管和固体电解质等高难度的技术加快了锂硫电池的商业化,以上几项突破的技术成本相对较低,只是不知何时以及能不能商业化。

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作者为中国科学院博士,美国藤校研究员,科学技术控,接触一线科技研发,乐于分享,欢迎关注科技酷探。

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