目前，電動汽車和可再生能源不斷發(fā)展，對充電電池的需求也在上升。據(jù)外媒報道，AquaLith先進(jìn)材料公司正在開發(fā)可用于制造電池的材料。比起目前使用的電池，這些電池更安全、成本更低，而且單位重量儲存的能量更多。

（圖片來源：nature）

可充電電池由三個主要部分組成，包括正、負(fù)極和兩者之間的電解液，電子通過電解液在電極之間來回移動。馬里蘭大學(xué)化學(xué)家兼生物化學(xué)工程師、該公司聯(lián)合創(chuàng)始人Chunsheng Wang表示，其與美國DEVCOM陸軍研究實驗室化學(xué)家Kang Xu合作開發(fā)的相關(guān)材料，性能均有所提升。

電動汽車電池中的負(fù)極通常由石墨制成，許多研究人員嘗試用硅代替石墨。與石墨一樣，當(dāng)電池充電時硅可以容納大量的鋰原子，從而提供高能量密度。然而，在充放電過程中，硅會膨脹和收縮，很快就會破裂并失效。解決這個問題的一種方法是使用硅納米顆粒，但生產(chǎn)成本很高，而且不耐用。AquaLith先進(jìn)材料公司克服了這一問題，用更大的微米級硅顆粒制造負(fù)極，比傳統(tǒng)硅負(fù)極更穩(wěn)定，比納米顆粒的使用時間更長。

AquaLith首席執(zhí)行官Gregory Cooper表示，采用這種兩全其美的負(fù)極，可使電池重量減輕15-20%。就100kWh電池而言，可減少總成本近10%。

大多數(shù)電解液以鋰鹽為基礎(chǔ)，可能過熱并導(dǎo)致起火。相比之下，水基電解液更安全，但無法應(yīng)對足以支持電池有效運(yùn)行的高電壓。該公司的解決方案是在水基電解液中加入鹽，進(jìn)而在電極周圍形成一層薄膜，使電壓容量增加約150%。

通常情況下，正極由鋰、鎳、錳和鈷氧化物（NMC）的混合物制成，或者由磷酸鐵鋰（LFP）制成。NMC正極中的金屬具有高能量密度，但價格昂貴；LFP成本較低，但儲存的能量更少。AquaLith公司生產(chǎn)的正極由一種混合材料制成，其中包括溴化鋰、氯化鋰和石墨。溴化物和氯化物通過化學(xué)反應(yīng)收集并釋放鋰，可以提供高能量密度，但通常只能持續(xù)50-100個充放電循環(huán)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電動汽車實際運(yùn)行所需的能量。通過添加石墨，可以彌補(bǔ)這一缺陷，實現(xiàn)多達(dá)10倍的充電周期。

該公司計劃今年晚些時候生產(chǎn)負(fù)極材料測試樣品。Cooper表示，將這三種技術(shù)整合到一塊電池中，可能還要兩到三年的時間。AquaLith公司本身沒有生產(chǎn)電池的計劃，而是專注于制造電池材料。另外，Cooper強(qiáng)調(diào)，其他方法大多需要改變電池的制造方式，而AquaLith的方法“能夠利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來制造鋰離子電池，具有重要意義”。

西門子能源公司（Siemens Energy）的機(jī)器學(xué)習(xí)專家Emily Mackay表示，AquaLith公司專注于一個重要領(lǐng)域——對利用易于獲得的低成本材料來制造高能量、安全電池的需求。該公司的方法“具有商業(yè)前景，而不僅僅是研究成果”。