汽车电池的研究之路:PNNL开发锌金属双离子电池,提升电导率有了新办法

 千年老妖     

PNNL开发锌金属双离子电池 安全储能且具成本效益


该类电池经过200次循环,仍能保持80%的初始容量。


盖世汽车讯 据外媒报道,科学家们利用新型双离子化学制造出一款工作电池。比起现有锂离子电池,该款电池可以避免使用许多稀有或昂贵的材料,而且起火的风险更低。同时,该款电池表现出良好的性能,并有若干性能有望进一步改善。


汽车电池的研究之路:PNNL开发锌金属双离子电池,提升电导率有了新办法


(图片来源:pv-magazine)


在克服当今锂离子技术局限性的过程中,人们对双离子电池的关注较少。在这种电池中,带正负电荷的离子都能有效存储能量。这类电池采用低成本和安全性材料,具有极强的高能量密度潜力,但在较高电压下的稳定性和电解液性能问题是难以克服的挑战。尽管如此,双离子概念仍是科学家感兴趣的领域,美国和德国团队联手推出合作项目,或将进一步推动这项技术的发展。


在美国太平洋西北国家实验室(PNNL)和德国明斯特大学(University of Münster)的领导下,研究团队制造出一种“锌金属水基双离子电池”。该电池由锌负极、天然石墨正极和浓缩双氧水电解液组成。在测试过程中,这种电池表现出高达2.5V的电压,在充放电电流为200mA/g的情况下,容量约为110mAh/g。当电流达到5000 mA/g时,容量降至60mAh/g。经过200次循环,电池仍能保持80%的初始容量。


该团队表示,从研究期间的其它发现可以看出,这种电池的性能有望得到进一步优化。PNNL的研究人员Ismael Rodriguez表示:“在研究过程中,我们通过实验工作和计算机模拟,成功阐明负离子嵌入在水基体系石墨中的基本机制,为进一步研究用于电网储能的双离子技术提供重要见解。”


研究团队相信,其实验原型可以开发成为具有足够能量密度的电池,即使不用于电动汽车或其他较小的设备,也可用于电网级别的存储应用。“该系统显然需要进行优化,但研究显示这一高容量储能系统极具发展潜力,不仅具有安全性,而且成本效益高。”


研究人员用碳填充物改善锂离子电池性能 显著提升电导率


锂离子电池的用途有限,因为它不能既提供高功率输出,又支持可逆储能。


盖世汽车讯 对许多便携式设备和电动汽车来说,锂离子电池是主要充电电源。但这种电池的用途有限,因为它不能既提供高功率输出,又支持可逆储能。据外媒报道,最近的研究提供了一项解决方案,通过加入导电填充物来改善电池性能。


汽车电池的研究之路:PNNL开发锌金属双离子电池,提升电导率有了新办法


(图片来源:aip)


最佳电池设计涉及到通过厚电极结构来提高能量密度,但是这种设计的锂离子传输能力差,影响电极发挥关键作用。为了促进锂离子传输,研究人员尝试过各种改进技术,包括建立垂直排列的通道或制造适当大小的孔。


另一种方法是采用由具有导电性的碳制成的填充物。此项研究考虑三类填充物:单壁碳纳米管(SWCNT)、石墨烯纳米片和Super P材料。Super P是在石油前体氧化过程中产生的一种碳黑颗粒,也是锂离子电池中最常用的导电填料。


研究人员将这些填充物分别添加到NCM(镍、钴和锰)电极材料中,并用扫描电子显微镜观察复合材料。他们发现,SuperP和NCM粒子是以点对点接触的方式排列。而SWCNT被包裹在NCM颗粒周围,形成导电涂层。此外,在NCM粒子之间的空隙中,可以观察到相互连接的SWCNT网络。石墨烯纳米片也包裹在NCM电极颗粒上,但不如SWCNT那样均匀。


结果表明,对NCM电极来说,SWCNT称得上是最佳导电填充物。研究人员Guihua Yu称:“所测得的电导率符合渗透理论。在绝缘基质中加入导电填充物,当穿过复合材料的第一个导电通道形成时,电导率就会显著增加。”由于渗流需要穿过填充物的完整路径,因此需要有足够的导电填充物。研究人员考虑到不同的填充量,发现当SWCNT质量比达到0.16%时,NCM电极表现出良好的导电性。而要实现同样的效果,需要更多的Super P和石墨烯。


研究人员通过若干光谱技术,如拉曼光谱和X射线吸收光谱,来研究所得到的复合材料。Yu说:“我们的研究结果表明,将SWCNT加入NCM电极中,能够促进离子和电荷转移,提高电化学利用率,特别是在放电率高的情况下。”


LG合作Renovo与Savari 用威瑞森与亚马逊的技术测试网联汽车技术


在网联汽车领域,5G技术可以提供各种优势。


盖世汽车讯 据外媒报道,当地时间11月11日,美国移动网络运营商威瑞森(Verizon)表示,韩国电子巨头LG公司正与两家加州初创公司合作,利用其5G无线网络连接技术以及亚马逊的AWS边缘计算技术,测试先进的汽车安全技术。


汽车电池的研究之路:PNNL开发锌金属双离子电池,提升电导率有了新办法


(图片来源:zdnet.com)


网联汽车技术,也被称为蜂窝网络车到一切(C-V2X)技术以及车到一切(V2X)技术,LG以及加州Renovo Motors和Savari公司就在部署此类技术,而且两家公司也在为各种移动应用程序研发软硬件。


AWS发表了一篇博客表示,LG利用身份验证服务(Authentication-as-a-Service,AaaS)研发了一个原型,可以防止无线更新技术将恶意信息传输到车辆上。


Renovo和Savari展示了威瑞森的测试车,该车在后备箱装有计算系统,可采用激光雷达等车载传感器让汽车了解路况。


威瑞森将其5G无线服务与亚马逊AWS Wavelength边缘计算平台相结合,并在美国各城市推出,目标是到今年年底覆盖美国10个城市。今年8月,波士顿和旧金山湾区就已经开始部署该服务,而且亚特兰大、纽约和华盛顿特区已经开始提供该服务。现在,威瑞森还表示,达拉斯和迈阿密也开通了该服务。


LG与另外两家公司也展示了高级驾驶辅助系统(ADAS)。其中,Savari演示了前面三辆车发生车祸的场景。事故车将数据发送给了AWS Wavelength服务,然后该服务在大约几毫秒内就向后面跟随的三辆车广播了消息。


Renovo则展示了一种“看穿”的驾驶情境,当一个车道内两辆车前方的领头车执行了硬刹车后,之后的第三辆车会在仪表盘上收到该信息,以免驾驶员不能看到前方两辆车之前的领头车执行了硬刹车。领头车能够将硬刹车信息发送至威瑞森网络,然后改网络会给第三辆车发送信息。


戴姆勒与福田汽车斥资27.5亿元生产Actros重型卡车


日前,据相关报道,戴姆勒与其中国商用车合作伙伴北汽福田汽车股份有限公司(以下简称福田汽车)计划投资27.5亿元(约4.15亿美元),首次在中国生产Actros重型卡车。按照规划,双方将于2021年开始对北京福田戴姆勒汽车有限公司(以下简称福田戴姆勒)在北京的工厂进行改造,并增加一条生产线,预计每年将可生产5万辆Actros卡车。


事实上,早在2016年戴姆勒就曾表示,拟十年内在华投产Actros卡车,但此后一直未见双方公布具体进展。今年8月,据路透社消息,该项目在持续推进中,但由于产品规划、供应链规划、当地法规以及疫情因素等进展缓慢。


今年11月4日,福田汽车曾发布公告称,公司通过北京产权交易所公开挂牌转让怀柔重型机械工厂(以下简称重机工厂)房地和设备等相关资产。11月2日,福田汽车与福田戴姆勒签订了《实物资产交易合同》,将重机工厂部分资产以约10.97亿元的价格转让给福田戴姆勒。


中国卡车市场有很大的增长空间,且市场表现优异。据乘联会数据,2020年1- 10月份,中国市场卡车累计销售329.9万台,累计增速25.5%;10月卡车销量35.54万台,同比增长34.2%,环比增长-5.4%。戴姆勒亦或看到中国卡车市场的表现,斥巨资布局。


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图为欧曼卡车;图片来源:福田戴姆勒汽车官网


不过目前,戴姆勒所有在中国销售的Actros卡车皆为进口,价格远高于国内生产的欧曼重卡。数据显示,今年1-10月,其共销售约11.18万辆欧曼品牌同比增长54.83%。


来源:盖世汽车

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