(圖源:Laser4Surf官網(wǎng))
隨著電動(dòng)出行趨勢(shì)日益明顯,未來對(duì)電池的需求越來越大。人們需要更環(huán)保、更便宜、存儲(chǔ)容量更大、壽命更長的電池。據(jù)外媒報(bào)道,西班牙的一個(gè)研究小組利用激光技術(shù)設(shè)計(jì)下一代電池。
在歐盟資助的Laser4Surf項(xiàng)目中,科學(xué)家們嘗試提高鋰離子電池的穩(wěn)定性。西班牙CIC energiGUNE能源研究中心的高級(jí)界面分析小組組長、物理學(xué)家Miguel Angel Munoz-Marquez博士表示:“我們利用激光改變電流收集器表面,這是電池組件之一。這些改進(jìn)可以提高電池的穩(wěn)定性,從而延長電池壽命。”
所有鋰離子電池兩端都有電流收集器,上面涂覆著電極材料。在電池運(yùn)行期間,這些材料可以儲(chǔ)存鋰離子,并在必要時(shí)釋放它們。從技術(shù)上講,激光作用于金屬表面,可以使電極更好地附著在集流器上。防止發(fā)生導(dǎo)致電極與集流器分離的意外反應(yīng)。
Miguel Angel Mu?oz稱:“通過這些改進(jìn)措施,還可以提高電池在高功率負(fù)載下的性能。我們希望利用激光,提升電流收集器的表面活性,使它能夠在充放電過程中處理更多的電子?!?/p>
目前,電動(dòng)汽車的鋰離子電池已表現(xiàn)出足夠強(qiáng)大的性能。不同公司生產(chǎn)的電池,可以讓一輛汽車在不充電的情況下行駛200至500公里。但是現(xiàn)在的主要問題在于價(jià)格,因?yàn)樵谄嚦杀局校姵卮蠹s占40%或50%。Mu?oz說:“通過技術(shù)改進(jìn),可以降低成本,如同我們?cè)贚aser4Surf項(xiàng)目中所做的那樣。除此之外,還可以使用更便宜的材料來節(jié)約成本。如果能找到解決方案延長電池壽命,即使價(jià)格高些也算是一種進(jìn)步。電池續(xù)航時(shí)間若能延長,以前的投資就會(huì)得到回報(bào)?!?/p>
該項(xiàng)目研究的另一個(gè)重要問題是電池可持續(xù)性。在Laser4Surf項(xiàng)目中,研究人員跳過制造過程中的一個(gè)化學(xué)步驟:電流收集器的碳涂層。在普通鋰離子電池上,碳涂層可以改善集流器性能,比如確保集流器和電極之間的電接觸更好。Mu?oz解釋說:“通過激光改變集流器的表面,可以消除化學(xué)涂層的需要。與此同時(shí),激光蝕刻提高了電氣和機(jī)械性接觸,因此電池性能更好?!?/p>
經(jīng)過第一次實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,Miguel Angel Mu?oz對(duì)這項(xiàng)研究的發(fā)展充滿了希望。他表示:“在項(xiàng)目后半段,我們正在研制一種原型,接近手機(jī)電池的尺寸。這可以說是工業(yè)化生產(chǎn)前的試驗(yàn)?!毕乱徊绞窍螂姵毓菊故具@些發(fā)現(xiàn)的競爭力。“如果一切順利,在不到十年的時(shí)間里,我們就能達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模?!?/p>
赫爾姆霍茲研究所烏爾姆(HIU)Stefano Passerini教授表示:“改善活性物質(zhì)和集流器之間的接觸,這一點(diǎn)至關(guān)重要。這是提升電池壽命和的充電性能的極佳方法?!彼J(rèn)為,激光技術(shù)是可行的,因?yàn)樗某杀靖?。但是,只有?jì)算出收益/成本結(jié)余,才能真正評(píng)估研究效力。
盡管如此, Mu?oz相信,這項(xiàng)研究可以為企業(yè)節(jié)省大量成本。任何突破性進(jìn)展都會(huì)對(duì)電池行業(yè)產(chǎn)生較大影響,并幫助實(shí)驗(yàn)室籌集更多資金,使其能夠在這方面投入更多努力。