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大眾汽車表示，它已經(jīng)完善了一種新的干電池工藝，該工藝將降低成本，而ORNL則有一個(gè)新的等靜壓工藝。

電池技術(shù)不是靜態(tài)的東西。世界各地的數(shù)百家公司和實(shí)驗(yàn)室——包括橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——正在尋找下一代電池技術(shù)，該技術(shù)將導(dǎo)致更便宜的電動(dòng)汽車，續(xù)航里程更長(zhǎng)，充電更快。在這方面，大眾汽車表示，它已經(jīng)推出了一種新的干涂層工藝，使其電動(dòng)汽車的價(jià)格降低數(shù)百美元。

大眾汽車打算將電動(dòng)汽車電池的新型干涂層工藝引入大規(guī)模生產(chǎn)。干涂層將電池生產(chǎn)的能耗降低了30%，這可以將每輛車的電動(dòng)汽車成本降低數(shù)百歐元。

大眾汽車完成電池測(cè)試階段

大眾電池子公司PowerCo的董事會(huì)成員Sebastian Wolf最近表示，電極干涂層方法在內(nèi)部測(cè)試中已被證明是可行的，這導(dǎo)致PowerCo進(jìn)一步投資該工藝，并在德國(guó)薩爾茨吉特附近的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室安裝了一條中線線。PowerCo的第一家電池工廠將位于Salzgitter，這是大眾集團(tuán)計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在使其電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈更加垂直。大眾公司還在加拿大建造一家大型電池工廠。

據(jù)Wolf稱，自2020年以來(lái)，大眾汽車一直在與合作伙伴一起研究新的干涂層工藝，預(yù)計(jì)到2027年初，它將用于生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)個(gè)電池。迄今為止，該公司已投資約4000萬(wàn)歐元研究干涂層技術(shù)。

世界各地的一些公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在研究電極的干涂層工藝。今天制造的傳統(tǒng)鋰離子電池通常由覆蓋著薄涂層的金屬箔組成，其中包含使能量?jī)?chǔ)存成為可能的活性成分。

涂層過(guò)程通常使用由活性材料制成的半液體糊進(jìn)行，活性材料包括導(dǎo)電炭黑和粘合劑以及溶劑。然后將糊狀物作為濕層涂抹在金屬箔上——通常是銅。巨大的生產(chǎn)線需要非常長(zhǎng)的干燥距離，以便溶劑在之后蒸發(fā)。干涂層過(guò)程將使所有這些步驟變得多余，這反過(guò)來(lái)又會(huì)大大減少制造電池所需的空間和干燥過(guò)程中所需的能源。

在該領(lǐng)域非?；钴S的參與者中，有西門子、LiCAP Technologies和BW Papersystems的聯(lián)盟。

特斯拉還在為其4680個(gè)大型電池進(jìn)行干涂層。最近，據(jù)報(bào)道，特斯拉可以干涂負(fù)極，但仍在與正極的干涂層問(wèn)題作斗爭(zhēng)。

大眾、24M和QuantumScape

大眾汽車正在對(duì)未來(lái)的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行展望。2021年，該公司投資了美國(guó)電池初創(chuàng)公司24M Technologies，這比半固體工藝的干涂層工藝更進(jìn)一步。當(dāng)時(shí)，它說(shuō)：“未來(lái)，通過(guò)減少材料的使用和消除傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中的幾個(gè)步驟，將實(shí)現(xiàn)電池生產(chǎn)的重大成本優(yōu)化。為此，一家新的大眾汽車子公司將在24M汽車應(yīng)用專利權(quán)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)和擴(kuò)展該技術(shù)。”

大眾汽車還投資了QuantumScape，這是另一家總部位于美國(guó)的公司，該公司承諾將固態(tài)電池推向市場(chǎng)。

無(wú)論如何，2030年為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的電池今天仍在實(shí)驗(yàn)室中。大眾汽車認(rèn)為它在這里看到了一個(gè)機(jī)會(huì)，但不可能知道一路上還可能出現(xiàn)哪些其他電池技術(shù)突破。未來(lái)太不可預(yù)測(cè)了！

ORNL固態(tài)突破



據(jù)美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室報(bào)道，經(jīng)過(guò)數(shù)月測(cè)試結(jié)果，研究人員建議固態(tài)電池行業(yè)在尋求下一代電池商業(yè)化的過(guò)程中，將重點(diǎn)放在一種稱為等靜壓的技術(shù)上。

固態(tài)電池的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)是電動(dòng)汽車制造商的目標(biāo)，因?yàn)檫@些電池有可能比目前市場(chǎng)上的鋰離子電池充電更快、使用更長(zhǎng)、運(yùn)行更安全。

在ACS Energy Letters 的一篇焦點(diǎn)評(píng)論論文中，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員建議關(guān)注研究較少的等靜壓方法。該過(guò)程使用機(jī)器內(nèi)的液體和氣體（如水、油或氬氣）在電池組件上施加一致的壓力，從而產(chǎn)生高度均勻的材料。在生產(chǎn)這種壓制設(shè)備的行業(yè)合作伙伴的幫助下，研究人員發(fā)現(xiàn)，等靜壓可以使電池生產(chǎn)更容易、更快，同時(shí)為能量流動(dòng)創(chuàng)造更好的條件。

當(dāng)電池充電或放電時(shí)，離子會(huì)穿過(guò)正極和負(fù)極之間的電解質(zhì)，正極和負(fù)極由金屬薄層構(gòu)成。在為手機(jī)、電動(dòng)汽車等各種設(shè)備提供動(dòng)力的鋰離子電池中，電解質(zhì)是一種液體，離子很容易穿過(guò)它。但如果電池層之間的分離受到損害，這種液體也會(huì)溢出或點(diǎn)燃。

研究人員Marm Dixit及其同事發(fā)現(xiàn)，等靜壓可以產(chǎn)生固體、均勻的電解質(zhì)薄層，保持層與層之間的高水平接觸以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的離子運(yùn)動(dòng)。該方法適用于不同溫度和壓力下的各種電池組合物。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等靜壓在低溫和軟電解質(zhì)材料下非常成功，這些材料更容易加工并且具有有利于離子運(yùn)動(dòng)的晶體結(jié)構(gòu)。以前電池的等靜壓主要是在極端條件下完成的：非常高的溫度或室溫，但不會(huì)介于兩者之間。

Dixit說(shuō)：“所有這些材料都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，研究人員希望加以利用，這就是為什么你可以在從室溫到幾千華氏度的任何地方進(jìn)行等靜壓的重要性，這意味著你可以使用從聚合物到氧化物的任何材料，包括所有材料”。

Dixit 說(shuō)，這種多功能性對(duì)于正在開發(fā)的各種固態(tài)電池設(shè)計(jì)和材料保持一致的制造工藝至關(guān)重要。等靜壓技術(shù)也相對(duì)容易在商業(yè)上擴(kuò)大規(guī)模——隨著公司競(jìng)相向汽車制造商供應(yīng)固態(tài)電池，這一發(fā)現(xiàn)引起了廣泛關(guān)注。幾家領(lǐng)先的汽車公司已宣布打算在幾年內(nèi)銷售使用固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。

ORNL公司電氣化部門負(fù)責(zé)人 Ilias Belharouak 表示，固態(tài)電池技術(shù)需要完善，才能大規(guī)模制造。“毫無(wú)疑問(wèn)，所有固態(tài)電池都在長(zhǎng)途旅行中，但等靜壓技術(shù)如果可擴(kuò)展，將提供一種沒(méi)有不切實(shí)際的情況下組裝電池層的方法。”

幾十年來(lái)，等靜壓一直用于熔接和連接材料。最近，它已成為消除 3D 打印部件中的空隙和異常的工具。然而，其對(duì)電池應(yīng)用的測(cè)試受到限制。

ORNL 的研究人員表示，等靜壓還可以將這三個(gè)電池層制造為一個(gè)單一的致密系統(tǒng)，而不是在將它們連接起來(lái)之前單獨(dú)創(chuàng)建它們。

在 ACS Energy Letters 論文中，Dixit 的團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)了追求可以擴(kuò)大制造規(guī)模的固態(tài)電池的重要性。他們寫道：“有效應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)將使能量密集型固態(tài)電池能夠滿足便攜式電子產(chǎn)品、電網(wǎng)存儲(chǔ)、電動(dòng)汽車甚至（航空）應(yīng)用的新興需求，從而使當(dāng)今的電池技術(shù)跨越到未來(lái)幾十年。”

ORNL 的研究人員正在繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試，以了解哪種壓制溫度和壓力組合對(duì)不同材料最有效，以及這些因素如何影響質(zhì)地。Dixit說(shuō)：“等靜壓可以改變質(zhì)地，問(wèn)題是它是否可以主動(dòng)控制質(zhì)地，操縱晶體結(jié)構(gòu)的能力將對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)生重大好處”。

原標(biāo)題：大眾汽車聲稱，新的干電池工藝將為每輛車節(jié)省數(shù)百美元