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斯坦福大学如何通过锂电池减轻电动汽车电池的负担

在未来的一两年内,我们所有人可能都会回首并嘲笑对电动汽车电池尺寸,重量和容量的担忧,但就目前而言,对这三者进行改进是每个人都希望的。这些改进的开始似乎越来越不可能来自某些重大突破,例如一种迄今尚未发现的全新电池化学性质,而是源于锂离子电池的发展,它已经花费了20多年的时间。从令人信服的原型发展到现在的阶段。



锂离子电池技术的一个方面可以说是头和肩膀高于其余部分,这是重量。减轻车辆的重量,无论是用电还是使用常规燃料,都可以减少行驶一定距离所需的能量。使电池更轻,压力从化学物质中释放出来,并增加能量容量。但是,同时进行这两项工作–增加容量并减轻重量–肯定情况正在好转。


斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的一项研究项目提出了一种新的电池设计,该电池设计比现有技术轻得多,并且不易起火和燃烧。减轻重量有双重好处。通过重量增加能量密度,因此可以减小电池的尺寸和重量。这样就减少了汽车在一个良性循环中的总重量,因此移动它所需的能量更少。

秘密在于新设计的集电器,它是锂离子电池的一个组成部分,可将电能运入和运出电极(阳极和阴极)。无论哪种电池形式,锂离子电池集电器都是由铜箔制成的,尽管很薄,但其重量却占电池重量的15%至50%,具体取决于电池的尺寸和厚度。迄今为止,业界一直没有尝试减少集电器的重量,但是新的集电器不是由固态铜制成,而是由聚酰亚胺制成,聚酰亚胺是一种能够承受高温的聚合物,并且还浸渍有阻燃剂。

聚合物的每一面都涂有一层超薄的铜膜(制成塑料夹层),因此成品不仅更轻(比常规电池轻80%),而且与常规设计不同,它也不愿燃烧。通常,锂离子电池容易燃烧,直到所有电解质耗尽。减少昂贵的铜含量将降低成本和重量,同时也具有环境效益,因为大量的金属被用于任何电气设备。重量,成本和可持续性也是电动汽车电机开发人员研究使用铝代替电机绕组中的铜的原因。

到目前为止,新技术仅在实验室级别进行了测试,但迹象令人鼓舞。预计大规模生产的规模扩大不会出现任何问题,并且已经申请了专利。