西班牙的研究團隊使用激光技術(shù)設(shè)計下一代電池

生態(tài)友好，更便宜，具有更大的存儲容量和更長的使用壽命：對未來的電池有很多要求。西班牙的研究團隊使用激光技術(shù)設(shè)計下一代電池。

這些經(jīng)驗豐富的鉛酸蓄電池以低成本運行了大約一個世紀，似乎無法為我們這個時代的需求提供足夠的存儲容量。當(dāng)然，它們不是為電動汽車設(shè)計的。其他嘗試如Ni-Cd(鎳鎘)或Ni-MH(鎳金屬氫化物)已被證明太弱而無法推動電動汽車。

雖然在90年代早期的商業(yè)彈出中非常昂貴，但鋰離子(鋰離子)技術(shù)已經(jīng)變得合理，它現(xiàn)在可以滿足許多人的驅(qū)動范圍需求。全球平均每日通勤距離低于50公里。然而，研究人員表示，必須調(diào)整成本和穩(wěn)定性等重要方面。

根據(jù)資助的項目Laser4Surf，科學(xué)家們正在解決其中一個參數(shù)，即鋰離子電池的穩(wěn)定性。“我們正在使用激光來改變集電器表面，這是電池組件之一，由金屬制成。這些改進將提高電池的穩(wěn)定性，從而延長其使用壽命，”物理學(xué)家MiguelÁngelMuñoz-Márquez博士解釋說。西班牙阿拉瓦CIC energiGUNE高級接口分析負責(zé)人。

任何鋰離子電池(電池)兩端都有集電器。所述電極材料被澆鑄等在每個集電體漆; 它存儲鋰離子并在必要時在電池運行期間釋放它們。從技術(shù)上講，激光在金屬表面上的作用允許電極更好地粘附到集電器上。這可以防止任何可能引發(fā)電極從集電器分層的不希望的反應(yīng)。

“這些改進還可以提高高功率負載下的電池性能。使用激光器，我們希望增加集電器的有效表面，使其能夠在充電和放電過程中處理更多電子，”MiguelAngelMuñoz補充道。

目前生產(chǎn)電動汽車的鋰離子電池足夠強勁。根據(jù)制造公司的不同，汽車可以在200到500公里之間運行，而無需為電池充電。主要問題是可負擔(dān)性，因為電池的成本約為汽車成本的40%或50%。“這個數(shù)字可以通過改進技術(shù)來實現(xiàn)，就像我們在Laser4Surf項目中所做的那樣，或者通過尋找更便宜的材料。如果找到延長電池壽命的解決方案，即使它的價格更高，也會取得成功價格。電池持續(xù)時間更長，投資將得到回報，“穆尼奧斯說。

該項目的另一個重要問題涉及電池可持續(xù)性。在Laser4Surf中，研究人員跳過制造過程中的一個化學(xué)步驟：集電器的碳涂層。普通鋰離子電池上的碳涂層改善了集電器的性能，例如以確保集電器和電極之間更好的電接觸。“激光改變了集電器的表面，無需化學(xué)涂層。同時，激光雕刻改善了電氣和機械接觸，因此電池性能更好，”Muñoz解釋說。

在第一次實驗室測試之后，MiguelAngelMuñoz對這項研究的未來充滿了希望：“在這個項目的后半部分，我們正在研究在涂裝線上開發(fā)的原型，可以在我們中心的干燥室中使用。將具有手機電池的大致尺寸，并且所獲得的電池可被視為工業(yè)前試驗。“ 下一步是說服電池公司這些調(diào)查結(jié)果具有競爭力。“該項目的目標之一是建造能夠大規(guī)模修改銅表面的機器，因此將有一個前工業(yè)原型。如果一切順利，在不到十年的時間內(nèi)，我們將能夠生產(chǎn)它在工業(yè)規(guī)模上，“他補充道。

“改善活性材料與集電器之間的接觸非常重要，這是提高電池壽命和充電性能的一種非常好的方法，”德國烏爾姆Helmholtz研究所所長Stefano Passerini教授和負責(zé)人表示。 “電源雜志”的編輯。他認為激光可能是一項成功的技術(shù)，因為現(xiàn)在成本較低。但是，應(yīng)計算收益/成本平衡，然后才能評估研究的有效性。

“應(yīng)該證明使用激光技術(shù)可以改善接觸的事實。我知道其他激光應(yīng)用，其中團隊計劃在電極上制作凹槽以增加電極厚度，即能量密度，同時保持良好這種組合對于能量存儲是有益的，但所有這些方法都需要在工業(yè)規(guī)模上得到證明，“Passerini說，并補充說，除非實質(zhì)性改進或節(jié)省大量成本，否則行業(yè)需要很長時間才能改變已建立的流程。明顯。

Muñoz認為，盡管如此，這種研究可以為企業(yè)帶來可觀的成本節(jié)約。任何突破都會對電池行業(yè)產(chǎn)生可衡量的影響，并有助于為實驗室獲得更多資金，從而在這方面投入更多精力。

越來越多的科學(xué)團體投入時間研究電池。“存在各種水平的研究。首先，有公司進行的應(yīng)用研究。這類研究的結(jié)果給項目的成功帶來短期影響和風(fēng)險。其次，有基于漸進式改進的研究，簡短中期影響，風(fēng)險較高，通常由技術(shù)中心開發(fā)。在這里，工作組試圖提高電池容量并降低成本。最后，有中長期影響和高風(fēng)險的基礎(chǔ)研究，通常由研究中心或大學(xué)進行。他們的結(jié)果可能帶來一場革命，一種范式的轉(zhuǎn)變。團隊可以發(fā)現(xiàn)一種新型高性能鋰離子電池材料，一種新的生產(chǎn)方法，

對性能更好的電池的總體需求導(dǎo)致各種方式接近該主題，并且似乎比以往更需要不同級別的研究之間的協(xié)同作用。