双电解质结构登场,电池能量密度有望达350Wh/kg

由台籍麻省理工学院教授创办的电池制造商24M 在2015 年研发出半固态锂液流电池后,近期又推出新品“双电解质(Dual Electrolyte)结构”,更声称该设计除了可将电池能量密度提高至每公斤350Wh,还能降低电池成本与延长电池寿命。

双电解质电池系统顾名思义,就是一颗电池里面可含有两种不同的电解质。 24M 产品高端主管Joe Adiletta 表示,一般来说正负离子与电解质都可流经隔离膜,但团队不希望两边的电解质相互混合,因此研发新型隔离膜,通过具离子导电性、非渗透性的隔离膜来分离阴阳两极。

Adiletta 指出,阳极与阴极若可采用不同的电解质,将有更多的电解质材料可供科学家选择。

锂离子电池虽然是目前炙手可热的储能技术,能用在智能手机、电动汽车、储能等技术中,但锂活性强,在充放电过程中容易在锂阳极沉积锂离子,沉积不均匀就会在表面形成树枝状晶枝,这些晶枝容易刺穿绝缘层,最终导致故障电池起火,让电池寿命大打折扣。

如今该公司将可运用新型阳极电解质来降低锂晶枝形成状况,也或是通过新阴极电解质提升电池电压。

Wood Mackenzie 数据指出,目前电池能量密度因电极材料不同而有所差异,但大约在每公斤180-240 Wh,而24M 表示,若采用双电解质结构能量密度可高达350Wh,未来优化设计之后更有机会提高到450-500Wh。

不过该技术距离商业化还有一段时间,24M 指出未来将会把双电解质设计纳入既有的半固态锂液流电池中,其中该电池与传统的多层电极排列不同, 24M 采用全新材料与更粗的电极,电极是由锂化合物粒子与液体电解质混合形成的泥浆,当一束带正电、一束带负电的泥浆流通过隔离膜时,就可交换锂离子。

半固态锂液流电池可降低制造难易度与成本之余,新型电极还可以存储更多电力,目前则已开发能量密度高达每公斤250 Wh 的半固态锂液流电池,该公司则预计在2019 年底于英国打造100MWh 双电解质生生产线。

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