韩国科学技术院研究团队提出无负极电池锂沉积新方法,老司机说说真实感受

摘要:韩国科学技术院研究团队提出无负极电池锂沉积新方法,借鉴半导体技术让锂均匀沉积,有望让电动车续航更长、电池更轻。

各位车友,平时大家找我参谋买车,问得最多的就是“这车续航实不实”“电池耐不耐用”。11月2日盖世汽车报道了一个让我挺兴奋的消息:韩国科学技术院(KAIST)研究团队提出无负极电池锂沉积新方法。简单来说,这个无负极电池锂沉积新方法,就是想办法让咱们以后的电动车电池更小、更轻,跑得更远。今天老司机不聊具体哪款车,就结合我开过上百款车的经验,跟大家聊聊这项新技术如果落地,对咱们日常用车到底意味着什么。

先给不懂技术的朋友翻译一下。咱们现在开的电动车,电池里都有石墨做的负极。而韩国科学技术院化学与生物分子工程系的Jinwoo Lee教授和Hee-Tae Jung教授领导的联合研究团队,加上庆北国立大学和韩国国家纳米制造中心的科研人员,搞出的这个新方案,是直接把石墨省了,让锂直接沉积在一层薄铜箔上。这就好比把车里厚重的真皮座椅骨架拆了,换成高强度轻量化材料,车厢空间没变,但重量轻了一大截。以前这种设计有个致命伤,就是充电时锂会长出像树枝一样的“枝晶”,扎破保护层导致电池寿命尿崩。这次他们借用了半导体行业的精密制造技术,让锂能平平整整地铺上去,还形成了一层耐用的保护膜。反映到咱们实际用车上,就是同样大小的电池包,周末跨城跑个来回不用中途找桩补电了;或者同样的续航里程,底盘电池包做薄了,坐进后排不用再像坐小板凳那样蜷着腿,头部和腿部空间都能释放出来。

说到电池技术的内卷,这几年各家都在拼命较劲。传统锂离子电池受限于石墨负极的储锂机制,能量密度已经快摸到天花板了。韩国科学技术院这次提出的无负极电池锂沉积新方法,走的是“做减法”的路线,通过去掉负极材料来减重瘦身。相比之下,国内的高校也在从不同角度发力。比如根据科学网博客10月31日的信息,中山大学宋华伟副教授与王成新教授团队就在《纳微快报》发表了研究,他们是用4-氟-3-硝基苯硼酸作为添加剂,在正负极形成均匀的富氮、富氟界面层,抑制枝晶生长,在3C倍率下循环500次后容量保持率能达到99.9%。另外,生物通10月31日引述《Journal of Electroanalytical Chemistry》的研究也指出,在耦合退化模型中,沉积的锂会转化为SEI类残留物消耗溶剂并占据孔隙体积,影响电池寿命。南开大学10月30日的消息则提到,索鎏敏团队针对无负极锂金属软包电池的膨胀问题,提出了可逆膨胀比的概念来做寿命诊断。就我个人觉得,韩国科学技术院的方案优势在于从物理结构上直接去掉了沉重的负极,对整车轻量化的帮助最直观;而中山大学的添加剂路线和各类界面调控研究,更适合在现有产线上做升级。大家在选车时,如果看重极致的空间和轻量化潜力,未来搭载这类无负极技术的车型会更香;但如果追求当下成熟稳定、快充不拉胯的体验,现有的优化型锂金属或磷酸铁锂电池依然是更稳妥的选择。

电池微观形貌对比图

虽然这项技术目前还在实验室阶段,没有具体的量产价格和配置表,但我们可以算一笔账。省去石墨负极和相关的厚重涂层,电池包的成本和重量都会下降。同价位区间里,如果一台车用上了成熟的无负极电池,它的底盘质感肯定会更好,因为重心更低、簧下质量更轻,开起来方向盘手感和底盘质感会比背着几百公斤笨重电池包的车更灵活。我觉得,这项技术一旦商业化,最值钱的不是它能省多少造电池的钱,而是它能让车企在不增加消费者购车预算的前提下,把原本用来堆电池的空间拿来做大座舱或者提升舒适性配置。

无负极电池能谱分析图

不过,老司机必须诚实吐槽一点。任何新技术从实验室走到咱们的车库,都要经历九九八十一难。韩国科学技术院虽然解决了锂沉积不均匀的问题,但无负极电池在反复充放电中的长期稳定性,尤其是在咱们北方冬天零下十几度的环境里,会不会出现性能打折?参考相关研究中提到的析锂和死锂问题,极端工况下的衰减依然是个隐患。而且,借鉴半导体行业的精密制造技术,意味着生产工艺要求极高,初期良品率和制造成本能不能压下来,还是个未知数。别指望一两年内就能买到便宜又大碗的无负极电池车型,这需要时间。

电化学性能测试数据

总的来说,韩国科学技术院研究团队提出无负极电池锂沉积新方法,确实给电动汽车电池的发展指明了一条极具潜力的路。对于经常跑长途、对续航焦虑比较敏感,或者特别在意车内乘坐空间的朋友,未来几年可以重点关注这项技术的量产进度。至于现在急着用车的朋友,现有的主流电池技术也足够应付日常通勤了,没必要为了等一个实验室里的突破而耽误当下的出行需求。

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