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有效和低成本锂硫电池突破的适当时机

电动汽车在德国市场仍然很难实现。它们太贵了,而且它们的范围太短。这是有效和低成本锂硫电池突破的适当时机。

目前德国的道路上有超过4000万辆汽车。根据联邦运输,建筑和城市发展部的数据,其中只有一小部分由电能供电 - 约为6400辆。相对较短的电动汽车并没有帮助它们的普及,司机经常不得不在100公里之后开始寻找充电站,更不用说价格高达几千欧元的电池价格了。研究这种情况的研究人员正在研究开发更高效技术的新方案。一种非常有前景的研究途径是锂硫电池,它比着名的锂离子电池更强大,更便宜。虽然它们的寿命短,但它们之前不适合用于汽车,

位于德累斯顿的弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所的科学家开发出一种新设计,将锂硫电池的充电周期提高了七倍。“在之前的测试中,电池几乎没有超过200个循环的标记。通过阳极和阴极材料的特殊组合,我们现在已经设法将锂硫纽扣电池的寿命延长到1400个循环,”Holger博士说。 Althues是IWS化学表面技术小组的负责人,他对团队的突破非常满意。该团队原型的阳极不是由通常的金属锂制成,而是由硅碳化合物制成。该化合物明显更稳定,因为它在每次充电过程中的变化小于金属锂。阳极结构变化越多,它与液体电解质相互作用越多,液体电解质位于阳极和阴极之间并带有锂离子。该过程导致液体分解成气体和固体,并使电池变干。“在极端情况下,阳极”增长“到达阴极,造成短路并导致电池完全停止工作,”Althues解释说。

阳极和阴极之间的相互作用是决定电池性能和寿命的关键因素。在锂 - 硫模型中,阴极由元素硫组成。这里的优点是,与钴 - 锂离子电池中使用的主要阴极材料 - 不同,硫磺几乎可以无限量供应,因此更便宜。然而,问题仍然是硫还与液体电解质相互作用,这损害了电池的性能,并且在最坏的情况下,导致它们完全失去容量。IWS研究人员正在使用多孔碳来减缓这一过程。“我们已经精确地改变了孔隙,使硫能够停留在那里,从而降低了与电解质结合的速度,”Althues澄清道。

IWS的专家测量电池的容量,单位为瓦/小时/千克(Wh / kg)。从长远来看,他们预计锂硫电池的能量密度可达600 Wh / kg。为了比较:目前使用的锂离子电池的最大能量密度仅为250 Wh / kg。“从中期来看,500 Wh / kg标记附近的数字更加真实。实际上,这意味着你可以用相同的电池重量驱动两倍,”Althues说。这当然意味着可以实现更轻的电池型号 - 这不仅对汽车制造商而且对智能手机制造商来说都是一个有趣的前景。毕竟,如果他们的电池更轻,智能手机的整体重量会大大降低。“锂硫技术甚至可能使电动飞行成为现实可能。

研究人员目前正致力于进一步优化材料并在更大的电池模型中使用它。他们也将注意力转向合适的制造方法。并且有充分的理由,因为这是该技术进入大众市场的唯一途径,导致德国道路上的电动汽车数量显着增加。

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