「王朝阳」王朝阳院士团队重大突破:既安全又高比能的电池诞生


近日 , 美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳院士团队联合科技公司EC Power在动力电池上取得了突破性进展 , 发明了既安全又高比能的新型电池—SEB?电池 , 这是该团队继“全气候电池”、“10分钟充好电池”之后又一颠覆性成果 。 该成果在2020年2月28日发表于国际顶级期刊《Science Advances》- 《科学》子刊 。
「王朝阳」王朝阳院士团队重大突破:既安全又高比能的电池诞生
本文插图
既 安全 又 高比能 的SEB 电池
常规锂离子电池均无法同时实现高安全性和高性能 。 王朝阳团队创新性地提出“钝化电池”、“加热使用”的新理念 , 颠覆了业界对锂电池高性能与安全性必须折衷的传统做法 , 通过超稳定材料来制作电池再结合加热使用 , 成功地制造出一种即安全又高比能(Safe , Energy-dense Battery )的SEB电池 。 研究团队将其称为硕安电池? , 意指其大能量 , 又高安全 。
寿命超越了 特斯拉 电池
该电池在针刺、高电压冲击、高温储存等极端破坏性条件下均表现出超高的安全性 。 SEB电池在使用前瞬间加热到60oC , 让电池阻抗大大降低 , 保障高功率输出 。 当60oC工作时达到输出功率比常规电池大81% , 循环次数4千多次 , 按每个循环的里程为400公里计算 , 这相当于160万公里 。 相比特斯拉电池只能在常温下达到160万公里寿命的水平 , SEB电池在超百万公里长寿命上比特斯拉的更向前迈了一大步 , 是目前三元材料锂电池在60oC高温工作最长寿命的世界纪录 。
SEB 电池 如何做到既 安全 又 高比能 ?
众所周知 , 高活性电极/电解液材料提供了高功率但安全性差 , 而且电池会加速衰减(即使是在不使用时) 。 而低活性(高稳定性)电极/电解液材料增加了安全性 , 但降低了功率和性能 。 这也是常规锂离子电池无法同时实现高安全性和高性能的根本原因 。
王朝阳团队另辟蹊径 , 提出“钝化电池”、“加热使用”的理念 , 应用多种钝化元素来制作钝化电池 。 比如在电解液中添加1%磷酸三烯丙酯 , 或者把正负极材料的比表面积做小 。 钝化后电池达到:阻抗是常规电池的5-10倍;针剌时最高温度从1000度降到100度以下;4.4V高电压下比常规电池稳定30倍以上;自放电电流比常规电池小7倍 , 充分证明该电池具有极高的安全性和高温稳定性 。
高稳定的钝化电池可以使用最高比容量的活性材料和超厚电极 , 保障了电芯的高比能 。 在使用前该电池先瞬间加热到60oC , 让电池阻抗大大降低 , 保障高功率输出 , 而且冷却需求仅仅是常规电池的十分之一 , 无需主动冷却系统 。 同时SEB电池大大简化了电池管理系统(BMS) , 减少或完全取消电池包中的安全装置 。 在电池Pack上所做的大量减法 , 进一步提高电池系统比能量20%及降低成本20-30% 。
大大促进新能源汽车产业发展
SEB电池的高稳定性实现了在60oC高温工作还有4千多次循环寿命 , 相当于160万公里寿命(假设每次充满电的里程是400公里) , 打破目前锂电池的寿命纪录 , 为出租车、物流车、皮卡、大巴等需要长时间作业的车辆提供了长寿命的保障 。
SEB电池拥有业界最关注的“高安全、高比能、高功率、长寿命、易管理”的五大优势 , 这将使其具有广泛的应用前景 , 有望改变下一代的电动汽车革命 。
【「王朝阳」王朝阳院士团队重大突破:既安全又高比能的电池诞生】附:《Science Advances》期刊是世界权威学术杂志《科学》的子刊 , 发表最新和最有开创性的科学成果 。