改进锂离子电池

作为能源部资助的一部分

FreedomCAR程序

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桑迪亚国家实验室的电源技术小组

正在研究使锂离子电池工作时间更长、更安全的方法。这项研究可能会使这些电池在未来5到10年内被用于新型混合动力电动汽车(HEVs)。

Sandia高级动力源研发部门经理Dan Doughty表示:“电池是混合动力汽车的必要组成部分，当技术成熟后，它将成为混合动力汽车的一部分。”“目前的混合动力汽车使用镍金属氢化物电池，但安全的锂离子电池将是混合动力汽车更好的选择。”

他指出，锂离子电池的能量密度是铅酸电池的四倍，是镍镉电池和金属氢化镍电池的两到三倍。它也有潜力成为成本最低的电池系统之一。

Doughty的部门每年从FreedomCAR项目获得大约150万美元，用于提高锂离子电池的安全性、延长使用寿命和降低成本。

FreedomCAR项目由美国总统乔治·布什于2002年发起，主要致力于开发氢动力电动汽车，以帮助解放汽车 我们 摆脱对外国石油供应的依赖。

五个国家实验室——桑迪亚实验室， 阿贡这三家公司都参与了该项目，各自从不同方面研究了如何使氢电混合动力汽车成为现实。

Sandia的FreedomCAR的工作集中在电池滥用容忍和加速寿命预测领域，其中滥用容忍得到了大部分的关注。

道蒂说:“我们想开发一种优雅的电池，这意味着即使它损坏了，也不会引起其他问题。”“我们必须了解电池是如何失效的，以及它们失效的原因。”

技术目标是理解导致滥用耐受性差的机制，包括产生热和气体的反应。了解滥用的化学反应可以为更好的电池材料指明道路。但是道蒂说，对于完全稳定的锂离子电池来说，并没有“灵丹妙药”。

“要解决这个问题，就必须对改进的电池材料、添加剂和电池设计进行明智的选择，以及良好的工程实践。”

滥用容忍方面的工作开始揭示控制电池反应的机制，包括阳极和阴极的影响，电解质击穿和电池添加剂。

另一个工作领域是加速寿命测试，涉及开发一种预测锂离子电池寿命的方法。

道蒂说:“我们的研究有两种方法——经验模型和机械模型。”“经验模型从加速退化测试数据中生成寿命预测，而机械模型则将寿命预测与电池材料的变化联系起来。我们的方法提供了一个独立的电池寿命衡量标准，所以我们不必依赖电池制造商告诉我们什么。”

在Sandia开发的改进的滥用测试程序导致了锂离子测试标准，电池团队开发了该标准，并于最近发表在Sandia的研究报告中。道蒂预计，汽车工程师协会将很快采用这些测试程序作为国家标准，就像他们在1999年采用桑迪亚为电动汽车电池开发的滥用测试程序一样。

道蒂说:“在使电池更能忍受滥用环境方面已经取得了实质性进展。”“用不了多久，这些电池就会被用于油电混合动力汽车。最棒的是，这项技术将能够转移到未来的电氢燃料电池混合动力汽车上。”