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近日,美國賓夕法尼亞州立大學王朝陽院士團隊聯合科技公司EC Power在動力電池上取得了突破性進展,發明了既安全又高比能的新型電池—SEB?電池,這是該團隊繼“全氣候電池”、“10分鐘充好電池”之后又一顛覆性成果。該成果在2020年2月28日發表于國際頂級期刊《Science Advances》- 《科學》子刊。

既安全又高比能的SEB電池

常規鋰離子電池均無法同時實現高安全性和高性能。王朝陽團隊創新性地提出“鈍化電池”、“加熱使用”的新理念,顛覆了業界對鋰電池高性能與安全性必須折衷的傳統做法,通過超穩定材料來制作電池再結合加熱使用,成功地制造出一種即安全又高比能(Safe,Energy-dense Battery )的SEB電池。研究團隊將其稱為碩安電池?,意指其大能量,又高安全。

壽命超越了特斯拉電池

該電池在針刺、高電壓沖擊、高溫儲存等極端破壞性條件下均表現出超高的安全性。SEB電池在使用前瞬間加熱到60oC,讓電池阻抗大大降低,保障高功率輸出。當60oC工作時達到輸出功率比常規電池大81%,循環次數4千多次,按每個循環的里程為400公里計算,這相當于160萬公里。相比特斯拉電池只能在常溫下達到160萬公里壽命的水平,SEB電池在超百萬公里長壽命上比特斯拉的更向前邁了一大步,是目前三元材料鋰電池在60oC高溫工作最長壽命的世界紀錄。

SEB電池如何做到既安全又高比能?

眾所周知,高活性電極/電解液材料提供了高功率但安全性差,而且電池會加速衰減(即使是在不使用時)。而低活性(高穩定性)電極/電解液材料增加了安全性,但降低了功率和性能。這也是常規鋰離子電池無法同時實現高安全性和高性能的根本原因。

王朝陽團隊另辟蹊徑,提出“鈍化電池”、“加熱使用”的理念,應用多種鈍化元素來制作鈍化電池。比如在電解液中添加1%磷酸三烯丙酯,或者把正負極材料的比表面積做小。鈍化后電池達到:阻抗是常規電池的5-10倍;針剌時最高溫度從1000度降到100度以下;4.4V高電壓下比常規電池穩定30倍以上;自放電電流比常規電池小7倍,充分證明該電池具有極高的安全性和高溫穩定性。

高穩定的鈍化電池可以使用最高比容量的活性材料和超厚電極,保障了電芯的高比能。在使用前該電池先瞬間加熱到60oC,讓電池阻抗大大降低,保障高功率輸出,而且冷卻需求僅僅是常規電池的十分之一,無需主動冷卻系統。同時SEB電池大大簡化了電池管理系統(BMS),減少或完全取消電池包中的安全裝置。在電池Pack上所做的大量減法,進一步提高電池系統比能量20%及降低成本20-30%。

大大促進新能源汽車產業發展

SEB電池的高穩定性實現了在60oC高溫工作還有4千多次循環壽命,相當于160萬公里壽命(假設每次充滿電的里程是400公里),打破目前鋰電池的壽命紀錄,為出租車、物流車、皮卡、大巴等需要長時間作業的車輛提供了長壽命的保障。

SEB電池擁有業界最關注的“高安全、高比能、高功率、長壽命、易管理”的五大優勢,這將使其具有廣泛的應用前景,有望改變下一代的電動汽車革命。

附:《Science Advances》期刊是世界權威學術雜志《科學》的子刊,發表最新和最有開創性的科學成果。

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