三星鋰聚合物電池容量密度比將翻番
據外媒報道,韓國三星電子工業(yè)企業(yè)成功地將鋰離子電池(LIB)的能量體積密度提升至700~952Wh/L,與之相關(guān)的技術(shù)詳情已在學(xué)術(shù)雜志《Nature Communications》上以論文形式公開(kāi)。這一數值為現有LIB的1.5~1.8倍,不過(guò)據該公司介紹,目前驗證的充放電循環(huán)壽命僅為200次。
此次LIB的突破關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)出了新型負極材料。新材料的容量密度為2500mAh/cm3,而普通的石墨負極材料僅為550mAh/cm3,新材料是其4倍以上,其原理是通過(guò)用數層石墨烯對硅微粒子施以涂層處理來(lái)實(shí)現的。
硅的容量密度高達約4000mAh/g,其作為負極材料的巨大潛力早已為人所知。但是,硅用作電極時(shí),不僅導電性低,而且存在充放電循環(huán)極短的問(wèn)題。隨著(zhù)充電而吸附和釋放鋰離子時(shí),硅微粒子會(huì )大幅膨脹或收縮,因此會(huì )導致用來(lái)確保導電性的導電助劑脫落。
而三星電子通過(guò)用石墨烯對硅微粒子施以涂層處理,成功確保了導電性,并抑制了膨脹收縮時(shí)的電極劣化及損壞等。硅微粒子發(fā)生膨脹時(shí),石墨烯會(huì )在包住硅微粒子的狀態(tài)下通過(guò)各層的相互滑動(dòng)來(lái)擴大硅儲存容量,因此不會(huì )脫落。
三星方面稱(chēng),對電池單元進(jìn)行性能評估時(shí),負極材料使用了此次的新型材料,而正極材料使用了現有LIB普遍采用的鈷酸鋰,并無(wú)經(jīng)過(guò)特殊處理。
如果這一科研成果能夠解決循環(huán)次數低的問(wèn)題,預計未來(lái)車(chē)用鋰電池的總體續航里程能夠實(shí)現同樣體積下的翻倍。雖然目前能量密度能夠提升到四倍情況,但考慮到將電池單體制作成電池包后的整體性問(wèn)題,整體能量密度將會(huì )進(jìn)一步下降,屆時(shí)電池的續航里程或將調整為現在的兩倍到三倍。
目前,福特汽車(chē)與寶馬汽車(chē)都與韓國三星公司在汽車(chē)電池領(lǐng)域有著(zhù)密切的合作,如果這一成果最終量產(chǎn),這兩家公司或許是最早的受益者。