新型锂金属电池问世 快速充电将得到保障

据外媒报道，韩国首尔汉阳大学（Hanyang University）的研究人员，研发一种锂金属电池（LMB），具体来说是Li／NCM电池。他们表示，这种电池在设计时考虑到电动汽车的运行要求，性能优于以往文献中提到的锂金属电池。新的LMB支持快速充电，同时提供高能量密度。

锂金属具有3860mAh/g的理论容量，是高能量密度储能电池的理想负极材料。然而，应用于电动汽车时，LMB需要适应实际运行条件。如果对电池进行快速充电，通常会加速有害锂枝晶的生长，加剧锂金属负极与电解质之间的寄生反应。在快速充电和高活性物质负载状态下，锂枝晶的生长导致循环效率降低，从而阻碍LMB在电动汽车中的使用。

汉阳研究小组采用改性有机电解质，并对锂金属进行预处理，在锂负极表面形成稳固的固态电解质界面层。对锂金属负极进行LiNO3预处理后，在负极表面会形成一层富含Li2O的SEI膜，从而提供必要的机械强度，防止SEI层过早被击穿。

结合掺铝全浓度梯度Li［Ni0．75Co0．10Mn0．15］O2正极，研究人员构建了一种LMB，其面积容量为4．1 mAh/cm 2，在3.6 mA/cm2的高电流密度下，可稳定循环300次以上，这是前所未有的。在袋型电池中循环500次后，这种LMB能够保持90％的初始容量。研究人员表示：“我们认为，这项研究是LMB设计里程上的重要一步，可以有效稳定锂金属表面。此外，这项工作还重新提出，在LMB实际应用中，选择最佳正极材料的重要性。”

美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的科学家利用x射线成像技术观察了固态锂电池中形成的裂纹。他们说，这一发现改变了人们对固态电池性能的理解，并可能形成更耐用的系统

固态电池有着为当今锂离子技术提供更安全、更小的替代品的潜力，全世界的研究小组正在努力帮助该技术实现商业化应用。

佐治亚理工学院的科学家们有一项发现，有助于将这类研究推向正确的方向。该团队制造了一种固态电池，在两层锂之间用固态陶瓷层作为电解质，然后他们使用x射线计算机断层扫描技术——一种类似于医学上使用的CT扫描技术来观察其在充放电过程中的反应和降解。

研究人员说，“弄清楚如何让这些坚固的部件组合在一起并在长时间内表现良好并不容易。”“我们正在研究如何设计这些固体部件之间的接口，让它们尽可能长时间地使用。”

液态锂离子电池（左） 固态锂离子电池（右）

该研究结果发表在《美国化学学会能源通讯》(ACS Energy Letters)杂志上的《固态电池电解液的化学力学降解可视化》(Visualizing Chemomechanical Degradation of a Solid-State Battery Electrolyte)论文中，论文阐明了电解质层在几天内如何开始形成裂纹从而导致对离子流的阻力增加。

研究人员说，此前，人们认为金属锂和电解质界面的化学反应是导致电池退化的原因，而不是电池内部的裂纹。但他们通过成像了解到，在这种特殊的材料中，不是化学反应本身有问题，它们不会影响电池的性能，而是细胞的断裂破坏了细胞的性能。

研究人员表示，他们的发现可能也适用于替代固态电池的化学成分。在普通锂离子电池中，我们使用的材料决定了我们可以储存多少能量。纯锂的容量最大，但它与液体电解质的配合并不好。如果能使用固态锂和固态电解质，那将是能量密度的终极。

据外媒报道，奥地利技术公司Miba开发了一种适用于电动汽车的电池冷却系统，该系统可适应电池的形状，为电池组的设计开辟新道路。

在由电驱动的汽车研发中，研发人员面临的最重要的挑战之一就是电池的热管理，电池热管理对汽车的续航里程以及电池的使用寿命都至关重要，也是实现快速充电的必要条件。目前开发的趋势是液冷法，但是开发中遇到的主要挑战是在电池和散热器之间如何建立最佳的热连接。奥地利技术集团Miba已经研发出一种冷却系统FLEXcooler，具有非常灵活的形状，可适用于任何电池。

Miba FLEXcooler将电池与其紧密连接在一起，是市场上唯一一个既可吸热又可散热的液冷系统。该新系统不需要填充电池和冷却系统之间空隙的填充物，此外，Miba FLEXcooler还非常轻，能够用于菱形电池、圆柱形电池和电池包。

目前，Miba正与一家欧洲汽车制造商和其他伙伴合作，致力于欧盟的研究项目“i－HeCoBatt”（提升电动汽车电池组续航里程的加热和冷却解决方案），为FLEXcooler配备传感器以使其智能化。该传感器可为汽车的控制系统提供有关电池温度分布的信息，从而让电池能够在运行过程中控制和优化其功能，最终提升电池的性能以及增长其使用寿命。