伦敦科研团队宣布钠离子电池研制成功 500次充放电不损伤电池容量

车东西(chedongxi)
文 | 小路

车东西6月4日消息,根据外媒Inside EVs报道,一个来自英国伦敦的研发团队成功研制了钠离子电池。

这个研发团队研发的钠离子电池经过500次充放电测试后电池的容量仍未降低,但是在电池能量密度方面未获得突破性进展。

Inside EVs称,现在电池研发人员为设计制造出高能量密度的电池,除了研究高能量密度的复杂化学物质之外,还希望能用普通又储量丰富的元素达到目的。此次伦敦科研团队研制的钠离子电池或将为电池技术的进步带来新的出路和希望。

一、500次充放电未损失电池容量 内部使用有机成分

外媒报道,近日伦敦电池科研团队成功研发了钠离子电池,可进行充电,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电工作原理相似,但内部使用了有机成分。

伦敦的研发团队称,钠离子电池的想法在很大程度上依赖由碳和氢所构成的有机环状结构,但是这种有机环状结构不是糖,而是一种对环四烯丙烷的有机分子。

伦敦科研团队宣布钠离子电池研制成功 500次充放电不损伤电池容量

▲有机钠离子电池的分子模型图

这种有机环状结构的作用是容纳并且固定钠离子,但是允许电子在电池内部完成循环。正是有机环状结构的这种作用,能够使得其他电池原件可以避免与电池内部的电子、离子发生反应损伤电池的容量。

该研发团队的首席研究员Florian Glócklhofer博士表示,“目前使用电池最常遇到的问题是,随着时间推移和使用次数的增多,电池容量就会大幅降低,之后就需要更加频繁的充电,最后进入一个恶性循环状态。此次我们研发的电池经过500次充放电测试之后并没有发现有任何容量的损伤。”

这个来自伦敦团队研发的钠离子电池虽然在能量密度方面并不乐观,但得益于环丙烷的有机结构一次可携带两个电子的特性,钠离子电池可以拥有比其他化学物质更快的充电速度。

伦敦科研团队宣布钠离子电池研制成功 500次充放电不损伤电池容量

▲伦敦研发团队的实验数据

二、继三元锂和磷酸铁锂之后 或将开辟新的技术路线

目前现有的主流电池技术可概括为三元锂电池和磷酸铁锂电池两种路线,两种路线却呈现完全相反的的特性。

三元锂电池循环寿命短、安全性差,但能量密度高,这是因为三元锂电池中添加了镍元素,并且镍含量越高电池的能量密度就越高。当然,镍元素的加入也有弊端,当NCM(正电极材料为镍钴锰)镍含量超过60%,NCA(正电极材料为镍钴铝)镍含量超过80%,电池经过一段时间的使用后,电池正极开始产生微裂纹并向电芯析出大量氧气。微裂纹的增加直接影响电池的寿命,析出的大量氧气会造成电池内部的温度失控进而引发起火甚至爆炸。

磷酸铁锂电池将磷酸铁锂作为正极材料,磷酸铁锂晶体中的P-O化学键非常稳定,不会因温度过高而断裂,也不会析出氧气。正是由于这一特性磷酸铁锂电池的循环寿命才更长,安全性也更高,另一方面因为缺少镍元素,电池的能量密度比较低。

面对这两条技术路线,许多车企选择了能量密度更高的三元锂电池,然而最近电动汽车起火事故频发,三元锂电池的安全性受到大众的关注和质疑。此次拥有更高充电速度且又不含镍元素的钠离子电池研制成功,或可开辟一条新的技术路线。

结语:电池技术迎来井喷时代 或助力电动汽车普及

为了推行电动汽车的普及,首先需要解决的就是电池问题,电池直接影响到汽车的安全和续航等方面。

不久前国内蜂巢能源推出无钴电池,比亚迪公司今年3月份推出磷酸铁刀片电池;国外通用汽车公司联合动力电池供应商LG化学在三元锂电池的基础上添加了铝元素以增强电池的稳定性安全性,近日英国伦敦研发团队又宣布进行500次充放电后容量不受损伤的钠离子电池研制成功。

新的电池技术层出不穷,标志着电池技术迎来了井喷时代,解决电池问题之后或将助力电动汽车的全面普及。