特斯拉发表混合电池研究新成果 可用于增程式纯电动车

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2020-05-19 06:07:16
12020-05-19 06:07
  特斯拉通过旗下加拿大电池研究小组,在世界著名期刊《焦耳》4月刊上,以用锂金属代替石墨循环化成锂离子/锂金属混合电池(Cycling Lithium Metal on Graphite to Form Hybrid Lithium-Ion/Lithium Metal Cells)为题,发表了有关锂离子/锂金属混合电池的最新研究结果,未来可以应用到生产增程式纯电动汽车之上。

  该研究是由加拿大达尔豪斯大学的杰夫·达恩(Jeff Dahn)教授及其团队进行的,包括他的学生Matthew Genovese、A.J.Louli、Rochelle Weber和Cameron Martin(后两位直接就职于特斯拉)。达恩是国际著名的锂离子电池研究专家,2016年与特斯拉展开合作,后者为特斯拉高级电池研究部门领导的达尔豪斯大学研究小组提供研发资金。

  通常,谈及增程电动汽车时,我们指的是那些可以通过小型汽油发动机作为发电机为电池组充电,电池组再提供驱动力的电动汽车,从而实现更大的续航里程。宝马i3 Rex就是其中一个很好的范例,配备了一块电池组,可以实现203公里纯电行驶里程,再加上内燃机可以将续航里程扩展到320公里。

  现在,在特斯拉电池研究小组发布的新论文中,也提出了类似的概念,但却是纯电动设计,这是一种新型电池,融合了锂离子电池的寿命优势和锂金属电池的高能量密度:“增加电池的能量密度将降低电动汽车的成本并实现更长的续航里程。用锂金属代替传统锂离子电池中的石墨阳极会大大增加能量密度。然而,由于锂金属阳极有着容量损失快和电池寿命短的弊端,为了开发具有更长使用寿命的高能量密度电池,我们提出了一种专门在石墨上电镀锂金属来实现的锂离子/锂金属混合电池。尽管常规锂离子电池中不需要的锂电镀层通常是一种衰减机制,但我们使用优化的双盐电解质在石墨上实现了可逆锂电镀层。此外,由于电池通常无法在至100%容量下循环使用,因此在周期性充满电的锂金属循环下,这些混合电池可以以锂离子模式工作,同时在其大部分寿命中几乎都不会出现衰减,从而实现扩容。”

  研究人员还介绍了纯电动汽车使用此技术的应用场景:“如果使用传统锂离子电池的电动汽车续航里程达到400公里,那么混合电池则可以行驶480公里。通过将混合电池的最高截止电压设置在锂离子模式下运行,平均电池电压和输送容量将会下降。因而,以锂离子模式运行混合电池,可以提供50 Wh/L的能量密度,比传统的锂离子电池低约25%。这样将会产生300公里的续航里程。在一项针对电动汽车驾驶行为的研究中显示,每天出行的平均比例只有1%超过325公里。因此,按照测试规程,对于大多数车主来说,大多数情况下以锂离子模式运行混合电池实现300公里的续航里程,偶尔使用锂金属模式进行400公里以上的长途旅行,应该是可行的。”

  目前,这项研究仍处于早期阶段,尽管已经证明了混合电池性能有显着提高,但距离实际应用仍可能要有很长的路要走。但是,自从特斯拉在2013年申请锂离子/锂金属混合电池专利以来,这并不是特斯拉第一次探索混合电池技术。

  如果实现的话,混合电池可能成为真正的大杀器。目前,大多数特斯拉车主及其他长续航电动车车主每天都在拖着数百公斤的电池,实际上他们一年中只用到了几次。这种电动汽车新电池将使车主能够在通勤时实现更高的效率,同时保持其电池组的使用寿命。
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