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《【Journal of The Electrochemical Society】新型电池的寿命可能超过电动汽车，而且仍可用于电网储能》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2024-12-10
  • 目前，人们正在大力推动提高道路上行驶的电动汽车使用锂离子电池的寿命。根据美国法律，这些电池在运行8年后必须能够保持80%的电量。然而，许多业内专家认为，我们需要能持续数十年的电池--这样，一旦它们不再坚固耐用，无法用于电动汽车，我们就可以将它们用于 "二次生命应用"--比如将它们捆绑在一起，储存风能和太阳能，为电网供电。

    达尔豪斯大学的研究人员分析了一种新型锂离子电池材料--单晶电极，这种电池在哈利法克斯的实验室里不停地充电和放电已经超过六年。这项研究发表在 Journal of The Electrochemical Society上。

    锂离子电池降解的多面性会导致复杂的行为，电池管理系统或操作人员可能难以对其进行建模。 准确表征重度循环电池对于开发精确模型至关重要，尤其是对于循环密集型应用，如二次寿命电网存储或车对电网充电。 在本研究中，使用操作同步辐射 X 射线衍射 (SR-XRD) 表征了一个循环使用超过 2.5 年的商用多晶 NMC622 袋式电池。 通过使用空间分辨同步辐射 XRD，绘制并表征了此类电池在平衡和非平衡条件下的复杂动力学和空间异质性行为。 由此得出的数据复杂而多面，需要采用与文献中不同的方法进行分析和建模。 为了说明材料选择如何影响降解程度，将多晶 NMC622 电池的结果与单晶 NMC532 电池的结果进行了比较，单晶 NMC532 电池的循环次数超过 20,000 次，相当于电动汽车在六年内行驶了约 800 万公里（500 万英里）。

    原文链接: Toby Bond et al, The Complex and Spatially Heterogeneous Nature of Degradation in Heavily Cycled Li-ion Cells, Journal of The Electrochemical Society (2024). DOI: 10.1149/1945-7111/ad88a8


  • 原文来源：https://techxplore.com/news/2024-12-battery-outlast-evs-grid-energy.html
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  • 《【Nature Sustainability】新型电池正极材料或将彻底改变电动汽车市场和储能》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2024-09-24
    • 佐治亚理工学院的陈海龙（Hailong Chen）领导的一个多机构研究小组开发出了一种新型低成本阴极，可以从根本上改进锂离子电池有可能改变电动汽车市场和大规模储能系统。 "长期以来，人们一直在寻找一种成本更低、更可持续的材料来替代现有的阴极材料。 这种革命性的材料是氯化铁成本仅为典型阴极材料的 1%-2%，却能存储相同数量的电能。 阴极材料会影响容量、能量和效率，对电池的性能、寿命和经济性起着重要作用。研究团队在Nature Sustainability上介绍了他们的工作。 "20 世纪 90 年代初，索尼公司首次将锂离子电池商业化，引发了智能手机和平板电脑等个人电子产品的爆炸式增长。 该技术最终发展成为电动汽车的燃料，提供了可靠、可充电、高密度的能源。 但与个人电子产品不同的是，电动汽车等大型能源用户对锂电池的成本特别敏感。 目前，电池约占电动汽车总成本的50%，这使得这些清洁能源汽车比内燃、排放温室气体的同类汽车更加昂贵。 制造更好的电池 与老式的碱性电池和铅酸电池相比，锂离子电池以更小的体积储存更多的能量，并能在两次充电之间为设备提供更长时间的电力。 但是，锂电池含有昂贵的金属，包括钴和镍等半贵金属元素，而且制造成本很高。 迄今为止，只有四种类型的锂电池阴极成功实现了商业化。 该项技术将是第五种，它将代表电池技术向前迈进了一大步：开发出全固态锂电池。 传统的锂电池使用液态电解质来传输锂离子，以储存和释放能量。 它们对能量的存储量有严格的限制，而且可能发生泄漏和起火。 但全固态锂电池使用固态电解质，大大提高了电池的效率和可靠性，使其更加安全，并能储存更多能量。 这种电池目前仍处于开发和测试阶段，但将是一个相当大的改进。研究人员开发出了一种经济实惠且可持续的解决方案。 有了三氯化铁阴极、固体电解质和锂金属阳极，他们整个电池系统的成本仅为目前锂电池的 30%-40% 。这不仅能使电动汽车比内燃汽车便宜得多，还能提供一种新型、有前景的大规模储能形式，增强电网的弹性。 新发现的坚实起点 陈博士对氯化铁作为阴极材料的兴趣源于他的实验室对固体电解质材料的研究。 从 2019 年开始，他的实验室尝试使用氯化物基固体电解质和传统的商用氧化物基阴极制造固态电池。 研究人员认为，氯化物基阴极可以与氯化物电解质更好地配对，从而提供更好的电池性能。 目前，电动汽车中最常用的阴极是氧化物，需要大量昂贵的镍和钴，这些重元素可能有毒，并对环境构成挑战。  这项技术距离电动汽车的商业化可能还不到五年时间， 目前，研究小组将继续研究氯化铁和相关材料。  原文链接：Zhantao Liu et al, Low-cost iron trichloride cathode for all-solid-state lithium-ion batteries, Nature Sustainability (2024). DOI: 10.1038/s41893-024-01431-6
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  • 《美国研发新型电动汽车充液电池》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2019-03-18
    • 在电动汽车这一新生领域，续航是厂商和消费者都纠结的问题，甚至在电动汽车出现后，还出现了“里程焦虑”这个词。蔚来引出的几场“燃油车带电动车”的闹剧，也是基于这个纠结。针对该问题，日前，美国普渡大学研究人员利用一种获得专利的“流体”系统，开发了一项新的电动汽车电池技术。 这项技术通过一种电池液生成驱动电动汽车所需要的电能和氢气，目前在高尔夫球车等车辆上进行测试。根据当前的进展，研究人员认为它可以为电动汽车提供约4800-5800公里的续航里程。另外，新技术的零部件和电池液可以回收，在太阳能或风能发电厂充电后再次使用。 普渡大学知名教授John Cushman指出，只使用一种电池液的新系统能实现高得多的能量密度——有潜力达到锂离子电池的3-5倍。这意味着电动汽车可以用上更轻的电池，有更长的续航里程，使流体电池成为电动汽车用电池的有力竞争者。IFBattery高级工程师Michael Dziekan解释道，这种电池既生成电能，还以低得多的压力存储生成的氢气。 新型充液电池用户只需每行驶480公里更换一次电池液即可，整个过程与当前加油极为相似，所需时间远远短于给锂离子电池电动汽车充电所需要的45分钟。而一旦电池阳极磨损——行驶约5000公里，更换它的时间与更换机油差不多，价格仅约为65美元。这项新技术将改变下一代电动汽车的游戏规则，因为它不要求斥巨资重建电网，目前的加油站经过改造就可以为它们服务。与现有的电池系统相比，它在易用性、安全和环保方面更有优势。 其实，电动汽车“里程焦虑”，原因无非两点：充电点又少又慢、电池寿命低，解决其一，就能治好焦虑。 美国普渡大学研究人员近日声称，透过使用新型‘液流’（refillable）技术的车用电池，电动车的续航里程可达480公里，甚至有望在未来延长至5000公里。 普渡大学教授John Cushman表示，单电池液系统可实现更大的能量密度，这意味着电动汽车可以用上更轻的电池，有更长的续航里程，使流体电池成为电动汽车用电池的有力竞争者。 此外，历史上流体电池因能量密度低一直没有竞争力。例如，传统流体电池能量密度约为每公斤20瓦时，锂离子电池为每公斤250瓦时，而新流体电池有潜力达到锂离子电池的3-5倍。 该新技术产生的氢气可以以更低的压力进行存储。目前该系统已经在小型摩托车和高尔夫球车上进行了测试，基于该技术正在进一步发展，研究人员认为其可让电动汽车续航里程达到约4，800至5，800公里。但要求就是驾驶员在行驶到480公里左右时，需要停下来更换电池液，就像给汽车加油一样，无需像给锂离子电池电动汽车充电45分钟一样麻烦。
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