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錯(cuò)過了鋰電 歐洲“搶跑”固態(tài)電池
日期:2019-02-28   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:anni_hyp 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:Empa與Fraunhofer ISC共同合作開發(fā)固態(tài)電池,即將到來的固態(tài)電池技術(shù)飛躍提供了“翻盤”機(jī)會(huì)。

“全球鋰電池生產(chǎn)制造主要由中日韓三國(guó)控制。擁有340萬員工的歐洲汽車行業(yè)從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),如果它沒有成功將鋰電關(guān)鍵技術(shù)引入歐洲,那將依賴于亞洲制造商的動(dòng)力電池。”

作為德國(guó)也是歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu),弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)(Fraunhofer-Gesellschaft)在做一個(gè)關(guān)于固態(tài)電池的戰(zhàn)略性國(guó)際合作計(jì)劃,據(jù)悉,該計(jì)劃由瑞士Dübendorf(CH)的Empa和德國(guó)Würzburg大學(xué)的Fraunhofer硅酸鹽研究所ISC承擔(dān),其在1月啟動(dòng)了一個(gè)固態(tài)電池的項(xiàng)目。

Fraunhofer ISC將提供其在固態(tài)電池工藝開發(fā)和電池生產(chǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù),并生產(chǎn)出第一批固態(tài)電池。

固態(tài)電池不需要易燃液體電解質(zhì),因此可提供顯著改善的操作可靠性。它們還在尺寸和重量方面提供優(yōu)勢(shì),因?yàn)樾枰惶珡?fù)雜的安全殼體。此外,使用金屬負(fù)極材料(鋰)代替目前在固態(tài)電池中常用的石墨負(fù)極,可以提高能量密度和顯著縮短充電時(shí)間。

雖然未來固態(tài)電池的各個(gè)組件(正極,負(fù)極,電解質(zhì))已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中得到很好的研究,但最大的挑戰(zhàn)是將它們集成到穩(wěn)定的集成系統(tǒng)中。在盡可能多的充電和放電循環(huán)中實(shí)現(xiàn)高性能的長(zhǎng)使用壽命是非常重要的,以便超越當(dāng)今的傳統(tǒng)鋰電池系統(tǒng)。

而Empa與FraunhoferISC之間的合作,就旨在消除固態(tài)電池工業(yè)生產(chǎn)中最重要的技術(shù)障礙。

參與方都有誰?

Empa與Fraunhofer ISC的合作項(xiàng)目命名為IE4B(“安全和可持續(xù)高性能電池接口工程”),始于2019年1月1日,作為Fraunhofer ICON(“國(guó)際合作和網(wǎng)絡(luò)”)資金項(xiàng)目的一部分,將運(yùn)行三年。通過ICON,弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)旨在擴(kuò)大其研究所與各個(gè)領(lǐng)域的精選國(guó)際機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略合作。例如,迄今為止,劍橋大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)的項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)。

Empa在最近推出的IE4B項(xiàng)目中的主要焦點(diǎn)是固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā),具有定制電子特性的薄膜的生產(chǎn)和表征,以及納米結(jié)構(gòu)負(fù)極材料的開發(fā)。Fraunhofer ISC及其“Fraunhofer Research and Development Center Electromobility Bavaria”致力于鋰導(dǎo)電聚合物以及具有特定電池特性的溶膠-凝膠材料保護(hù)層的開發(fā)。此外,它還開發(fā),制造和測(cè)試原型和小型系列電池。

來自德國(guó)和瑞士的工業(yè)公司也從一開始就參與IE4B項(xiàng)目,作為從工業(yè)角度來看該項(xiàng)目的指導(dǎo)小組的一部分:其中包括化學(xué)工業(yè)的代表(如Heraeus),機(jī)械工程類企業(yè)(如布勒集團(tuán)),應(yīng)用材料(Varta)等電池制造商和ABB等技術(shù)公司。

如何達(dá)到目標(biāo)?

該項(xiàng)目的目的是開發(fā)一種固態(tài)電池,可在室溫下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的充電和放電循環(huán),并可同時(shí)快速充電。

該項(xiàng)目分為兩個(gè)階段:第一階段涉及基本方面,并使用在Empa和ISC使用薄膜方法制造的電池模型系統(tǒng)。在該第一階段中,要精確地理解和監(jiān)測(cè)在正極,固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極之間的界面處發(fā)生的過程。

在第二階段,這些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)將用于制造功能性固態(tài)電池,該電池具有Fraunhofer ISC的工藝工程專業(yè)積累,將以小批量生產(chǎn)。

“我們的共同目標(biāo)不僅是要更好地了解界面,還要能夠?qū)⑦@些知識(shí)轉(zhuǎn)化為制造過程。弗勞恩霍夫和Empa的技術(shù)訣竅相得益彰,”弗勞恩霍夫ISC的弗勞恩霍夫巴伐利亞電動(dòng)汽車研究開發(fā)中心(FZEB)的Henning Lorrmann解釋說道。

兩階段方法具有決定性優(yōu)勢(shì):作為階段一中的模型系統(tǒng),薄膜電池的結(jié)構(gòu)更易于分析。這允許識(shí)別最佳匹配的電極和電解質(zhì)組合。通過事先匹配的材料,使階段二中更大的電池單元的更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)。

PiealoGröning是Empa董事會(huì)成員,也是項(xiàng)目協(xié)調(diào)員之一。他強(qiáng)調(diào)了戰(zhàn)略重要性:“鋰離子固態(tài)電池的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,是材料科學(xué)的一大挑戰(zhàn)。通過這次合作,我們將材料科學(xué)和工藝工程方面的杰出專業(yè)知識(shí)結(jié)合起來,這正是成功推進(jìn)固態(tài)電池發(fā)展的關(guān)鍵。”

原標(biāo)題:錯(cuò)過了鋰電 歐洲“搶跑”固態(tài)電池
 
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來源:高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用
 
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