你知道研发下一代固态电池的研究设施有多重要吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-06 10:20
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据外媒报道，大众同瑞典电池制造初创企业Northvolt结成合作伙伴，双方将致力于打造一个全新的财团组织，以推进欧洲电动汽车电池的研发。Northvolt是一家由前特斯拉公司高管创立的电池制造商。
值得一提的是，Northvolt此前就已经同大众集团存在交集。大众通过旗下的卡车业务部门斯堪尼亚（Scania）向Northvolt进行过投资。
不过如今Northvolt同大众集团直接结成合作伙伴，双方将打造一个全新的“欧洲电池联盟财团”。
双方对本次合作表示，“来自七个欧盟成员国研究和工业领域的合作伙伴将在欧洲电池联盟中开展合作。综合且全面的研究合作将覆盖从原材料生产到电池单元技术和生产流程的各个领域并形成一个可循环的闭环。我们的研究活动还将聚焦于在欧盟范围内投产可持续、对环境友好以及具备相当竞争力的电池单元工厂的开发和工程工作。”
大众集团强调称，他们对于欧洲电池联盟项目的投资“或将得到德国联邦经济事务和能源部所提供的资助”。
德国政府此前已经安排10亿欧元（约合11.4亿美元）用于支持从事电池单元生产的财团。另外，德国政府还计划对研发下一代固态电池的研究设施予以资助。
德国联邦经济事务和能源部所本月早些时候透露，已经有超过30家企业向政府的资助计划申请资金以用于电池单元的研发和生产。
Northvolt目前正在瑞典国内建设一家生产电池单元的超级工厂。
该工厂预计投产之初每年产能仅有125MWh，之后Northvolt有意将工厂规模进一步扩大。
Northvolt的主工厂预计在2020年内投产，年产能目标设定为8GWh，而一旦整个厂区都投产之后（预计在2023年内）其年产能或可达到32GWh。
Northvolt打算为汽车行业中的车辆电动化进程提供服务，除此之外希望涉足能源储备应用领域。
在敲定由InnovFin提供的6800万美元贷款之后，Northvolt启动了超级工厂的建设计划。InnovFin是欧盟创新者金融资助项目旗下的能源示范计划。
值得一提的是，Northvolt还宣布了在欧洲建设电池模块新工厂的计划。
硅阳极可以改善锂离子电池通过添加MXene解决破解问题可能是提高电池容量和性能的一种方法。电池电存储是未来个人电子产品，电动汽车(EV)和更高效电网的关键。但是现在的商用锂离子电池不能足够快地提供足够的能量。因此，我们正在寻找可以增强或替代目前使用的构成锂离子电池的阴极，阳极和电解质的新材料。
一个特别感兴趣的领域是用硅代替石墨碳负电极(阳极)。当锂离子电池充电时，锂离子在称为嵌入的过程中在石墨阳极中的碳原子层之间移动。今天的电池使用的是一种特殊类型的层状石墨，它的锂吸收量有限，但也只能通过中国人来源获得。硅可能提供另一种选择。Amphenol正弦系统ATV Series™重载连接器具有18位腔体布置，耐用的热塑性外壳，法兰安装或直列式功能，用于配合的集成闩锁和一体式界面密封。
“硅阳极预计会取代锂离子电池中的石墨阳极，对储存的能量产生巨大影响，”Drexel工程学院的杰瑞大学博士，巴格教授，AJ Drexel纳米材料研究所所长Yury Gogotsi博士说。在材料科学与工程系。该研究在Drexel新闻稿中有所描述。
硅作为阳极的问题在于，当锂离子嵌入时它会改变体积，膨胀到足以在几次充电循环后产生裂缝。Drexel新闻稿指出，“用硅代替石墨作为锂离子阳极中的主要材料将提高其吸收离子的能力，因为每个硅原子可以接受多达四个锂离子，而在石墨阳极中，六个碳原子需要只用一个锂。但随着它的收费，硅也会膨胀 - 高达300% - 这可能导致它破裂，电池出现故障。
该问题的通常解决方案涉及添加碳和聚合物粘合剂，其产生包含硅的框架。根据Gogotsi的说法，这样做的过程“很复杂，碳对电池的存储充电很少。”
相反，Drexel方法将硅粉混合到MXene溶液中以形成混合硅-XXene阳极。根据新闻稿，“MXene纳米片随机分布，在缠绕硅颗粒的同时形成连续的网络，同时作为导电添加剂和粘合剂。它是MXene框架，它也会在离子到达时对其施加顺序，并防止阳极膨胀。“
MXenes于2011年在Drexel首次发现。它们是通过化学蚀刻分层陶瓷材料制成的，称为MAX相。去除一组化学相关的层留下一堆二维薄片。迄今为止已生产了30多种MXenes，每种MXenes的性质略有不同。选择其中两个来制造本研究中测试的硅-MXene阳极：碳化钛和碳氮化钛。该小组还测试了由石墨烯包裹的硅纳米颗粒制成的电池阳极。
“MXenes是帮助硅在电池中发挥其潜力的关键，”Gogotsi说。“因为MXenes是二维材料，阳极中的离子有更多的空间，它们可以更快地移动到其中 - 从而提高了电极的容量和导电性。它们还具有优异的机械强度，因此硅-XMene阳极也非常耐用，厚度可达450微米。“
在新闻发布会上，研究人员指出，“所有三种阳极样品都显示出比锂离子电池中使用的现有石墨或硅碳阳极更高的锂离子容量和更高的导电性 - 比传统硅高100至1,000倍。当添加MXene时，阳极。“
他们写道：“MXene纳米片的连续网络不仅提供了足够的导电性和自由空间，以适应体积变化，而且还能很好地解决Si的机械不稳定性。”“因此，这里展示的粘性MXene油墨和高容量Si的结合提供了一种强大的技术，可以构建具有卓越性能的先进纳米结构。”
