冬季電動車電量驟減難題該如何破解?
據(jù)外媒報道,當(dāng)冬季氣候變冷后,車輛往往易出問題。電動車也有類似情況,當(dāng)溫度降至冰點時,鋰離子電池的電量會流失。如今,研究人員提供了一項新策略,用于規(guī)避電池動力驟降。他(她)們在研究中涉及了一款電池系統(tǒng),采用了耐寒型硬碳陽極及功能強(qiáng)大的富鋰陰極。
“非石墨烯化”或“硬”碳是電池內(nèi)的一款低成本電極材料,且頗具市場前景。即使在低溫下,可展現(xiàn)其快速的嵌鋰能力。在電池充放電期間,鋰離子可通過電解質(zhì)從陽極移動至陰極,反之亦然。
若采用陽極材料(負(fù)極材料)通常采用石墨,可容納預(yù)儲的鋰離子,當(dāng)有鋰離子進(jìn)入后,其體積會發(fā)生變化,確保電芯的使用壽命更長,充放電時可實現(xiàn)快速反應(yīng)動力學(xué)?,F(xiàn)已證實,預(yù)鋰化硬碳是一款功能強(qiáng)大的鋰離子電容器材料。然而,預(yù)鋰化工藝很復(fù)雜,也很費(fèi)錢,其涉及到純鋰電極。
相較于尋找其他的鋰電極,研究人員引入了一款富鋰釩磷酸釩陰極,可用于鋰化及常規(guī)電池操作。在首次充電過程中,鋰離子從陰極向陽極流動時,會損失部分鋰離子。在該過程中,鋰離子會嵌入并存儲。然后,研究人員結(jié)合利用了鋰離子減少的磷酸釩陰極與預(yù)鋰化硬碳陽極(LixC),從而形成鋰離子電池工作系統(tǒng)。據(jù)研究人員解釋,該款電池保留了常規(guī)鋰離子電池的高能量密度,同時還展現(xiàn)了類似超級電容的的高電量及長使用壽命。
此外,在零下40攝氏度下,其電量保有量占到總量的2/3。相較之下,常規(guī)鋰電池的電量保有量只有10%。這主要得益于磷酸釩陰極的天然特性及預(yù)鋰化硬碳陽極的快速反應(yīng)動力學(xué)。
但該款產(chǎn)品存在一個瑕疵,在極寒條件下,其電解質(zhì)將喪失導(dǎo)電性。若能解決該問題,該電池系統(tǒng)或許能提供具有吸引力的產(chǎn)品設(shè)計,實現(xiàn)其最佳性能,提升電動車電池的抗寒能力。
滑鐵盧大學(xué)的研究人員發(fā)表最新論文稱,使用鋰金屬制成的負(fù)極電極可以“顯著提高電池的儲存能力”,從而極大地提高電動汽車的性能。這篇發(fā)表在《焦耳》(Joule)雜志上的論文詳細(xì)介紹了科學(xué)家們?nèi)绾卧陔娊赓|(zhì)液體中加入由磷和硫元素組成的化合物。研究人員稱,這種化合物與電池中的鋰金屬電極發(fā)生反應(yīng),并以極薄的保護(hù)層自發(fā)地覆蓋它。這種保護(hù)允許在電池內(nèi)使用鋰金屬電極,這既增加了存儲容量,又不會引發(fā)風(fēng)險。這種改善可能使電動汽車的續(xù)航里程延長2倍。
在小范圍內(nèi),這一突破可能會增加電池容量,提高電池系統(tǒng)效率。但是,如果這些技術(shù)都能被應(yīng)用在電動汽車上,那么這不僅僅是對技術(shù)的輕微改進(jìn)。電池容量和續(xù)航里程是目前能源革命的致命弱點,盡管它使電動汽車成為化石燃料汽車之后的第二大動力車型。因此,這一發(fā)展不僅能極大地推動電動汽車技術(shù)的發(fā)展,它還可能最終對環(huán)境和氣候變化進(jìn)程的持續(xù)努力產(chǎn)生決定性影響。如果電動汽車成為道路上的主要交通工具,那么溫室氣體排放將大大減少,從而提高我們在地球上繼續(xù)生存的機(jī)會。












