下一代电池可以让电动汽车更接近市场

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巴斯夫的研究化学家正在开发下一代锂离子电池,与现有产品相比,这种电池将显著提高能量密度,降低材料成本。

人们希望这项技术能增加目前混合动力汽车的行驶里程,使长距离全电动汽车更接近主流生产。

该公司的研究主管Andreas Kreimeyer博士说:“现有的电池太贵了,续航里程太有限,重量也太高了。

“如果我们想要说服潜在用户,我们必须开发出更高效的电动汽车的创新概念。因此,我们的工作必须集中在保证电池重量低于200公斤的情况下续航里程为400公里。”

这个过程的第一阶段将集中于生产用于电池正极或阴极的新材料。

阴极通常由金属氧化物组成,通常是钴基的,而负极由碳制成,通常是石墨。正极材料必须能够反复接受和释放锂离子(用于充电)和快速(用于大电流),这使得它们的发展成熟。

“简而言之……我们必须想出一种运输方式,确保从阳极到阴极再返回的快速传输,”贾斯图斯·李比希大学吉森分校的j根·雅内克教授说,他是电池科学网络的负责人,这是一个由巴斯夫支持的学术研究小组。

巴斯夫及其研究合作伙伴一直在开发镍、钴和锰的各种组合阴极,即所谓的NCM阴极,相对于目前的锂离子电池,这种阴极可以提高能量密度,降低成本。

巴斯夫(BASF)电化学研究主管安德烈亚斯•费舍尔(Andreas Fischer)说,钴非常昂贵,未来我们希望提供钴含量低但性能相同的材料。

该公司最近宣布,在美国能源部的额外资助下,他们将在俄亥俄州伊利里亚建造一家专门生产NCM阴极材料的工厂。一系列NCM产品将于2012年开始生产,以期在2015年将阴极技术应用于汽车。

即使有了像伊利里亚工厂这样的坚定承诺,该行业面临的挑战仍然相当大。克瑞迈耶估计,到2030年,全球最多有10%的汽车将是电动汽车。

巴斯夫已经在进一步研究其所谓的第三代和第四代锂离子电池。现在它已经有了一个工作原型锂硫电池,根据费舍尔的说法,它模糊了燃料电池和电池之间的界限。

他说:“锂硫电池的优点在于重量能量密度高、原材料成本低、操作温度低。”

然而,费舍尔承认,锂硫电池存在潜在的安全问题,而且循环寿命相对较低,这意味着最早的生产可能要到2020年左右。

另一个可能有成果的研究方向是电池电解质的化学性质,它是一种凝胶状材料,可以促进离子从阳极向阴极的迁移。巴斯夫一直在研究各种基于膜、聚合物和固态陶瓷的替代品,以获得比凝胶更好的导电性和更小的毒性。