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來源: 澎湃新聞 當(dāng)豐田高調(diào)宣布將要在2027年實(shí)現(xiàn)充電10分鐘續(xù)航1200公里的全固態(tài)電池量產(chǎn)裝車時(shí)，特斯拉卻默默在改進(jìn)傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池上下功夫。 據(jù)autoevolution網(wǎng)站報(bào)道，特斯拉一直支持的加拿大哈利法克斯達(dá)爾豪斯大學(xué)(Dalhousie University in Halifax)的一個(gè)電池研究實(shí)驗(yàn)室，最新在單晶無鈷正極的鋰離子電池技術(shù)上取得了進(jìn)展。 “特斯拉被認(rèn)為是鋰離子電池技術(shù)最先進(jìn)的公司之一。安裝在其車輛上的電池是市場(chǎng)上性能最好、最耐用的電池之一。很少有人知道，特斯拉在這一領(lǐng)域的許多技術(shù)成就都?xì)w功于鋰離子電池開發(fā)的先驅(qū)杰夫·達(dá)恩(Jeff Dahn)。達(dá)恩現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)著加拿大哈利法克斯達(dá)爾豪斯大學(xué)(Dalhousie University in Halifax)的一個(gè)電池研究實(shí)驗(yàn)室，在20世紀(jì)70年代末開始研究鋰離子電池。”autoevolution網(wǎng)站介紹。2015年，達(dá)恩和團(tuán)隊(duì)與特斯拉簽署了合作協(xié)議，自此以后保持著密切的關(guān)系。自2016年以來，特斯拉在達(dá)爾豪斯資助了幾項(xiàng)電池研究工作。特斯拉的鋰離子電池專利申請(qǐng)中，至少有六項(xiàng)將達(dá)恩和他的團(tuán)隊(duì)成員列為共同發(fā)明人。 根據(jù)杰夫·達(dá)恩(Jeff Dahn)最新發(fā)表在《電化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》( Journal of Electrochemical Society)上的一篇論文，杰夫·達(dá)恩和他的團(tuán)隊(duì)正在研究一種獨(dú)特的不含鈷的單晶正極材料。在鎳鈷錳三元鋰離子電池中，單晶正極材料比多晶正極材料具有更長(zhǎng)的生命周期。原因是多晶材料在多次循環(huán)后會(huì)產(chǎn)生顆粒微裂紋，這大大降低了電池的壽命。單晶材料即使在1000次循環(huán)后也很少出現(xiàn)微裂紋。 不過，單晶正極材料目前仍然非常昂貴，其大約占整個(gè)電池成本的76%，占電池組成本的55%，這使得其的商業(yè)應(yīng)用存在嚴(yán)重障礙。于是，達(dá)恩和他的團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)解決方案，通過從化學(xué)成分中去除昂貴的鈷元素來降低成本。 最終，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種不含鈷的單晶層狀氧化物正極材料，被稱為NM64，因?yàn)樗?0%的鎳和40%的錳。特斯拉現(xiàn)在使用的是鎳鈷錳811三元正極材料，將鎳含量從80%降低到60%可以進(jìn)一步降低成本。 
有趣的是，單晶NM64正極材料是用一種簡(jiǎn)單的全干法合成工藝生產(chǎn)的，不需要水，不需要中間化學(xué)品，產(chǎn)生的廢物很少。但這與特斯拉為4680電池開發(fā)的干電極工藝不同。據(jù)研究，該電池具有優(yōu)異的高電壓穩(wěn)定性，最高可達(dá)4.4伏。該研究還發(fā)現(xiàn)，在正極上添加0.3%的鎢涂層可以提高循環(huán)穩(wěn)定性。
特斯拉的4680電池
材料的制作工藝流程 這種新的正極材料生產(chǎn)起來很簡(jiǎn)單，目前的商業(yè)生產(chǎn)設(shè)施可以相對(duì)容易采用這種新的生產(chǎn)技術(shù)。這將減少制造正極材料所需的復(fù)雜性、成本和時(shí)間。 Autoevolution評(píng)論說，盡管目前全球的目光都被豐田汽車的全固態(tài)電池所吸引，但舊的液體電解質(zhì)鋰離子電池仍有生命力。不過，在特斯拉電動(dòng)汽車上看到這項(xiàng)技術(shù)可能還需要一段時(shí)間。 |
