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单体能量密度远超特斯拉,详解24M的双电解液动力电池技术

时间:2019-03-27 阅读:
在特斯拉紧锣密鼓组建超级电池工厂之时,由华裔科学家蒋业明创办,隐身4年的半固态电池公司24M高调出山,4轮融资总计超7000万美元(约4.9亿人民币),其生产的锂电池单体能量密度达到了350Wh/kg。

在特斯拉紧锣密鼓组建超级电池工厂之时,由华裔科学家蒋业明创办,隐身4年的半固态电池公司24M高调出山,4轮融资总计超7000万美元(约4.9亿人民币),其生产的锂电池单体能量密度达到了350Wh/kg。

本文整理外媒报道,详细拆解24M的双电解液动力电池技术。

一、全新双电解液锂电池

近日,美国24M公司宣称:今年4月28号,在佛罗里达州举办的国际电池研究展览会上,他们将向公众展示一种全新的、高性能低成本的“双电解液锂电池”。

为了解双电解液电池的优点,我们不妨先看看传统电池。

一般的电池,仅有一种电解液在两极间发生化学反应,反应生成的阴阳离子在电解液中流动以平衡两边电势差。然而,在反应过程中,两电极处会聚集越来越多的阳/阴离子,形成极高的反压差,阻止反应继续进行,这个问题被称为极化反应。

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▲阴阳极区各自有不同的电解液

而这种新型电池,阴极区和阳极区各有一种电解液,各自参与反应,两种液体由一种非渗透电池隔膜隔开,两边液体不互通,电势差由外部盐桥离子的流动来平衡,而电子通过外部电路形成电流。这样,阴阳离子并不会在电极处大量聚集,从而有效地避免了极化反应。因此,这种双液电池的放电持续时间更长,副反应更少,整体电能效率更高。

基于双电解液技术,24M公司的锂电池单体能量密度达到了350Wh/kg,安全性、充放电循环寿命进一步提高,成本也大幅降低。

二、半固态电极平台

24M公司能做到这个地步,双液技术仅是一部分,其独有的 “24M半固态电极平台”也功不可没。

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▲左侧为24M半固态电极,右侧为传统锂电池电极,可见半固态电极消除了很多非储能结构

24M公司CEO Rick Feldt(瑞克·费尔特)说:

“24M 半固态电极平台是双液系统的基础,它极大地提升了整体生产效率,也开拓了全新的电池单体设计、电化学反应。不仅如此,24M的半固态单体结构还能消除全固态电池中尚未解决的“界面问题”——即固态电极液和固态电极间无湿润性,两界面难以充分接触,组分又相互扩散,导致电池内阻急剧增大,电池寿命极低的问题。”

“24M公司正在与数个世界顶级制造商合作,我们已经证明了这种设计能够兼顾产能和生产收益。”

“使用这种半固态电极平台+双电解液技术,我们无疑已经颠覆了锂电池行业。不仅如此,这种技术还扩大了电解液的选择范围,我们希望这种技术能成为行业所有公司的发展方向,在4.28号国际电池研究展览会上,Naoki(直树)将引导大家讨论研究,包括纯水等其他迄今为止尚未被试验过的材料。”

对此,日本伊藤诚贸易公司总经理Koji Hasegawa对24M赞扬道:

“归功于24M公司在固态离子和半固态电极上面的成就,这种独特的设计,在锂电池性能提升愈发困难的今天,为锂电单体和电化学反应的设计提供了全新的思路。”

三、相较于传统电池的优势

据《中国制造2025》规划:到2020年,中国动力电池单体能量密度要达到300Wh/kg;到2025年,单体能量密度达到400Wh/kg。

目前市面上,代表中国锂电技术最高水平的宁德时代NCM811电芯,单体能量密度在270-280Wh/kg左右。而特斯拉所用的松下2170电芯,是已量产装车的最高单体能量密度电芯,为260Wh/kg。

可见,传统锂电池的发展已经非常困难。在保证电池安全的前提下,提升能量密度非常缓慢,提升的成本也越来越高,而300Wh/kg,是行业专家预测传统锂电池的单体能量密度极限。

相较于传统电池,24M公司这种双电解液半固态电池目前已经达到了350Wh/kg单体能量密度。据称,24M公司下一步目标是将单体能量密度提升至400Wh/kg,这已是中国2025年的发展目标。

不仅如此,由于半固态电极平台采用了全新锂电池单体结构,60%以上的非储能材料被去掉,结构更加简单,在电池充放电循环中,内阻力更小,循环寿命大大改善。以目前电动车电池平均1000次的充放电循环寿命来说,这种新电池的循环寿命可以提升7倍。

这对纯电动车企及用户,无疑是一个福音。

(文章来源:Insideevs;车东西整理)

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