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现有的锂电池制造方法还是20年前发明的,效率低下,过程繁琐。麻省理工学院陶瓷工艺教授、24M公司联合创始人、A123电池公司前创始人之一的蒋业明(Yet-Ming Chiang)与同事于5年前提出了“液流电池”的概念,以带有细微颗粒的悬浮液作为电极,通过泵送的方式在电池中循环。但分析表明,液流电池系统适合于低能量密度电池,对于锂电池这样的高能量密度设备而言,意味着成本的增加。
为此,蒋业明的团队改进了设计,新版本被称为“半固体电池”:电极材料不流动,是一种类似于半固态的胶体悬浮液。据物理学家组织网报道,不同于标准工艺需要在衬底材料上添加液态涂层,然后等材料干后才能开始下一道工序,新方法让电极材料始终处于液态,根本不需要干燥。该系统通过使用更少但更厚的电极,将传统电池结构中的分层数量以及非功能性材料的用量减少了80%。
蒋业明说,新工艺极大地简化了制造过程,生产成本可降低一半。电池具有柔性并且更加耐用,不仅可弯曲、折叠,即使被子弹穿过也不会受损。这种方法还可以按比例扩大生产,据他估计,到2020年,每千瓦时容量的成本将降至100美元以下。
目前24M公司已经在原型生产线上制造了大约10000块这样的电池,其中大部分正在接受3个工业合作伙伴的测试,包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI株式会社。新工艺已获得8项专利,另有75项专利正在接受评审。
电动汽车电池容量提升之后,紧接而至的就是快速充电的需求。一家名为StoreDot的以色列公司研发出一种汽车超级充电技术,其中包括电池组和专用充电桩。StoreDot的超级充电技术可在5分钟内为电动汽车补充能够续航480公里的电量,这与传统汽车加满一箱油的时间相差无几。
StoreDot CEO Doron Myersdorf指出,这项超级充电技术中所利用的电池采用了大量的创新设计,该公司研发出了一种新的技术——多功能电极(multifunction electrode,MFE)。
MFE使用了导电聚合物和金属氧化物作为电池材料。前者允许电池接收快速充电,而后者则用来把迅速聚合的锂离子慢慢流进电极。这一快一慢两个过程既保证了充电的快速性,又避免了电极崩溃或者寿命变短。
在提升充电速度的同时, Doron Myersdorf也考虑到消费者对于价格的接受程度,其快速充电电池的造价将比锂电池高出20%-30%,但由于寿命更长,所以均摊下来反而会比使用锂电池更便宜。
按计划,StoreDot公司计划在2016年推出这种超级充电系统的原型,并力争2017年实现商业化。
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