Enevate 矽陽極電池研究有成,能量密度增 30%、5 分鐘充 75% 電力

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 27 日 14:26 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 follow us in feedly


矽陽極雖然可以讓鋰離子電池能量密度大幅攀升,但若要嘗到甜美的果實,首先得解決矽陽極易膨脹、耐久性低的問題,而現在美國加州公司 Enevate 十年研究有成,研發出高能量密度,又可進行快充的矽陽極鋰電池,聲稱可以 5 分鐘充到 75% 電力。

目前鋰電池陽極成分多為石墨,Enevate 執行長 Benjamin Park 表示,若把石墨改換成矽晶,能量密度就可以提高 25%,還具有進行超快速充電優勢,不過必須要先解決矽晶在充電時會膨脹 400% 的問題,這會使得電池表面容易裂開與退化,最後循環壽命只剩短短的幾百次。

根據外媒報導,像是特斯拉的 16850 鋰電池陽極就有加入 10% 的矽,將粉末與塑膠黏著劑相互混合,隨後塗在薄銅箔上製成陽極,這次 Enevate 則帶來不一樣的解決方案,他們直接在銅箔形成 10-60µm 厚的多孔矽薄膜,並在電極頂部附上奈米保護塗層,避免矽與電解質相互反應。

(Source:Enevate

Enevate 矽薄膜更堅硬、多孔,導電性也更高,每個孔內都有一個小型的矽「氣球」,在充放電時留有空間膨脹與收縮,因此陽極不會隨著充放電次數增加而裂開。團隊也聲稱,這種方案也不需要高品質的矽晶,成本甚只比石墨還要低。

同時 Enevate 新型電池也沒有過去鋰離子電池的老毛病,在零下環境可正常充電,更不會受到鋰沉積影響,因此電極不會因為沉積出現鋰晶枝問題,進而不用擔心電極生長晶枝、刺穿隔離膜導致電池短路或起火,安全性大幅提高。

新型電池的能量密度也有所提高,增加 30% 最高可達 350 Wh/kg,還可進行超快速充電,充電 5 分鐘即可充滿 75% 容量。

目前特斯拉也有建設超級充電站,其 V3 超級充電站高達 250kW 的快速充電能力是一大優勢,特斯拉也聲稱 V3 只需 5 分鐘就能替 Model 3 充進 120 公里里程,而 Enevate 希望可以加快 3 倍,未來研發出 5 分鐘即充滿、提供 400 公里續航里程的電池。

目前 LG、三星、三菱、雷諾和日產等大型車廠已投資 1.11 億美元,Park 還透露,Enevate 已經在著手研發 2024-2025 年車型的鋰電池組。

近期可說是鋰電池研究收成期,許多研究機構不斷傳來喜訊,Enevate 也是其中一例,不過這些研究目前也都還沒跨出實驗室大門,也不確定距離商業化的路程還有多遠,目前還只能想像這些研究對未來電動車與電池市場會帶來怎樣的光景。

(首圖來源:Flickr/Paul Krueger CC BY 2.0)

延伸閱讀: