把无阳极电池的能量密度提升到1270 Wh/L,电动车跑的距离就能大幅度延长。韩国有个研究团队最近给我们报告了一个大进展,这可能让咱们在寒冷天气也不担心车跑不远。他们介绍的这种电池,能量密度差不多是普通电池的两倍,而且体积没变大。这次突破是POSTECH、KAIST还有庆尚大学的科学家一起干出来的,有可能会改变未来电动车电池的设计。 POSTECH的朴秀珍教授带着韩东燮博士这帮人,把空间里的能量密度推到了1,270 Wh/L。这数字大概是现在电动车用的那种电池(大概650 Wh/L)的两倍多。 体积能量密度Volumetric特别重要,因为它决定了一个固定大小的盒子能装多少电,这对设计车子很关键。科学家们用了没有阳极的锂金属电池架构才搞定这个。在这种设计里,传统用的石墨阳极直接给去掉了。充电的时候,阴极里的锂离子跑出来,直接在铜集流体上堆起来。 把阳极撤掉后,空间就空出来了,这样就能往同一个盒子里塞更多能导电的材料。这就像油箱不变大却能装进更多油一样。 虽然听起来很厉害,但造这种电池有不少坎儿过不去。最头疼的就是充电时锂的东西长歪了容易变成树枝状的尖刺。这些刺容易把电池里面的膜扎破引起短路。另外充电放电多了表面也会坏,效率低寿命也短。 为了解决这些问题,团队弄了个可逆宿主加设计电解质的方法。宿主是个里面均匀埋了银纳米颗粒的聚合物架子。这些颗粒带着锂去指定地方沉积长得规矩。设计电解质又在锂表面包了一层Li₂O和Li₃N做成的硬壳子。这两样东西一起工作既管得住锂不乱长又不耽误电跑来跑去。 在RH和DEL这两样东西配合下,这个电池在很苛刻的条件下表现特别好。面积容量达到4.6 mAh/cm²,电流密度是2.3 mA/cm²的情况下,经过100个循环后还能保住81.9%的电量。平均效率更是高达99.6%。关键是他们在那种袋子状的软包里验证了这套系统。 就是在电解液很少、堆压也不高的情况下系统照样稳得住。这意味着电池更轻便、造起来更简单、也更容易拿去卖。Park说,“这项工作是个重要突破,既解决了效率问题还延长了寿命。”