普通岩石可帮助下一代电动汽车电池实现技术突破

一个重要的障碍阻碍了电动汽车的广泛应用--当今锂离子电池的局限性。它们价格昂贵,而且锂是一种不环保的材料,供应有限。虽然磷酸铁锂电池解决了该技术的一些缺点,但一项新的突破使其完全不再需要锂。

丹麦技术大学(DTU)的研究人员 Mohamad Khoshkalam开发出了一种很有前途的固态电池新材料,可以满足容量、安全性、环保性和低成本等所有要求。

这种材料主要由岩石中的元素组成,特别是钾和钠硅酸盐,它们是地壳中最丰富的矿物质。此外,这种材料无需使用钴等昂贵的金属,而目前锂离子电池的容量和寿命都需要钴。

这种乳白色、薄如纸张的材料可作为电池内部出色的固态电解质层。传统的锂离子电池使用液态电解质,让锂离子在阴极和阳极之间流动,从而产生电流。然而,液态电解质有潜在泄漏等缺点。固态电解质更为安全,并能提高性能。

Khoshkalam 的电解质还能在接近室温的 40°C 左右传导离子。这意味着使用这种材料的电池有可能在正常条件下制造,而不是在需要高度控制环境或极端高温的昂贵设施中制造。此外,这种材料不会对湿气产生负面反应。

将电解质转化为可用的电池形式需要经过多个步骤。Khoshkalam 制成硅酸钾粉末,将其混合成溶液,然后擀成薄如纸的层。然后,将这些薄层模塑成长达 10 米的白色细长带,并仔细烘干。最后,这些带子被转移到一个特殊的手套箱环境中,与阳极和阴极组件组装成完整的固态电池单元。

这些硅酸盐中的钾离子和钠离子比锂离子大一些,也重一些,因此它们不容易流动。不过,Khoshkalam 有一个未公开的"配方",可以增强它们的导电性,超过锂离子通常所能达到的导电性。他的初步测试表明,固态电解质具有很强的性能。

当然,将这种材料转化为现实世界中的电动汽车电池还需要时间(甚至可能永远无法通过可行性测试)。与锂离子电池相比,该技术仍然是一项新技术,而锂离子电池经过二十多年才实现商业化,并且还在不断发展。在制造规模上存在挑战,而且需要针对固态电解质进行优化的新电池设计。

尽管如此,Khoshkalam 的团队仍希望在几年内开发出演示电池,向公司展示这种材料的潜力。硅酸盐矿物覆盖了地球上 90% 的面积,因此,廉价、环保的电池材料基本上是无限供应的,有待开发。然而,如何兑现这一承诺,而不像之前的许多尝试那样被炒得沸沸扬扬,可能是最大的障碍。

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