哈佛研發(fā)的這項電池技術(shù)在擴展方面沒有任何基本限制，這可能會改變整個電池行業(yè)。
去年，來自哈佛大學的研究者開發(fā)了一種用于電動汽車的新型固態(tài)鋰電池，10-20 分鐘內(nèi)就可以充滿電。現(xiàn)在，研究團隊表示這種自主研發(fā)的鋰電池又獲得了新的突破，僅需 3 分鐘就可以充滿電了，并宣布已經(jīng)獲得哈佛大學的技術(shù)許可。由研究團隊成立的初創(chuàng)公司 Adden Energy 也完成了由 Primavera Capital Group 領投的 515 萬美元的種子輪融資。
初創(chuàng)公司 Adden Energy 由哈佛大學副教授李鑫、哈佛博士生 William Fitzhugh 和 Luhan Ye 于 2021 年創(chuàng)立，他們都參與了這項鋰電池技術(shù)的開發(fā)。值得一提的是，Primavera Capital 的創(chuàng)始人兼董事長 Fred Hu 也是 Adden Energy 的創(chuàng)始人之一。
據(jù) Adden Energy 介紹，這種自主研發(fā)的鋰金屬電池使用壽命超過 10000 次，電池原型具有高能量密度和材料穩(wěn)定性，并克服了一些鋰電池的安全問題，研究論文發(fā)表在《Nature》上。
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03486-3
Adden Energy 計劃首先將電池研制成手掌大小的軟包電池，然后在未來三到五年內(nèi)將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓钠囯姵亍?/span>
Adden Energy CEO Fitzhugh 指出，2019 年美國 29% 的二氧化碳排放量來自交通運輸。發(fā)展電動汽車是應對氣候變化最有意義的做法之一，然而，廣泛普及電動汽車又需要耗費大量的電池來滿足消費者的各種需求。這就帶來新的問題，例如，37% 的美國家庭沒有車庫，因此無法長時間給車充電。為了使這一領域?qū)崿F(xiàn)電氣化，電動汽車需要在與內(nèi)燃機汽車相當?shù)臅r間內(nèi)充電，基本上就是在加油站所花費的時間。
鋰金屬電池的最大挑戰(zhàn)一直是化學反應。鋰電池在充電過程中將鋰離子從陰極移動到陽極。當陽極由鋰金屬制成時，表面會形成稱為枝晶的針狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在電解質(zhì)中生長，并刺穿分隔陽極和陰極的屏障，導致電池短路甚至著火。
為了克服這一挑戰(zhàn)，哈佛研究團隊設計了一種多層電池，在陽極和陰極之間夾入了不同穩(wěn)定性的不同材料。他們通過新穎的結(jié)構(gòu)和材料設計在枝晶造成損害之前阻止它們生長。因此，該設備可以在較長的使用壽命內(nèi)保持其高性能。
電池的設計是怎樣的我們可以將電池想象成三明治。首先是面包：鋰金屬陽極，然后是生菜：石墨涂層，接下來，一層西紅柿：第一種電解質(zhì)和一層培根：第二種電解質(zhì)。用另一層西紅柿和最后一塊面包來充當陰極。
第一種電解質(zhì)（化學名稱 Li_5.5PS_4.5Cl_1.5 或 LPSCI）對鋰更穩(wěn)定，但容易發(fā)生枝晶穿透。第二種電解質(zhì)（Li_10Ge_1P_2S_12 或 LGPS）對鋰的穩(wěn)定性較差，但不受枝晶的影響。在這種設計中，枝晶可以通過石墨和第一電解液生長，但當它們到達第二電解液時就會停止生長。換句話說，枝晶在生菜和番茄中生長，但在培根處停止。培根屏障阻止枝晶穿過電池。
李鑫表示：「如果你想讓汽車實現(xiàn)電動化，固態(tài)電池是必經(jīng)之路。我們正著手將這項技術(shù)商業(yè)化，因為我們相信這項技術(shù)與其他固態(tài)電池相比是獨一無二的。我們已經(jīng)在實驗室條件下讓電池在使用壽命內(nèi)實現(xiàn)了 5000 到 10000 次的充電循環(huán)，而現(xiàn)在同類產(chǎn)品中最好的電池也只能實現(xiàn) 2000 到 3000 次充電循環(huán)。并且我們的電池技術(shù)在擴展方面沒有任何基本限制。這可能會改變整個電池行業(yè)。」
https://news.harvard.edu/gazette/story/2021/05/researchers-design-long-lasting-solid-state-lithium-battery/
https://www.businesswire.com/news/home/20220901005580/en/Adden-Energy-Launches-With-Technology-License-From-Harvard-to-Scale-Solid-State-Battery-Technology-for-Electric-Vehicles/
文章來源：機器之心
IEEE Spectrum
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