AquaLith正、负极和电解液材料的开发方法可提升电池性能

盖世汽车讯 目前，电动汽车和可再生能源不断发展，对充电电池的需求也在上升。据外媒报道，AquaLith先进材料公司正在开发可用于制造电池的材料。比起目前使用的电池，这些电池更安全、成本更低，而且单位重量储存的能量更多。

（图片来源：nature）

可充电电池由三个主要部分组成，包括正、负极和两者之间的电解液，电子通过电解液在电极之间来回移动。马里兰大学化学家兼生物化学工程师、该公司联合创始人Chunsheng Wang表示，其与美国DEVCOM陆军研究实验室化学家Kang Xu合作开发的相关材料，性能均有所提升。

电动汽车电池中的负极通常由石墨制成，许多研究人员尝试用硅代替石墨。与石墨一样，当电池充电时硅可以容纳大量的锂原子，从而提供高能量密度。然而，在充放电过程中，硅会膨胀和收缩，很快就会破裂并失效。解决这个问题的一种方法是使用硅纳米颗粒，但生产成本很高，而且不耐用。AquaLith先进材料公司克服了这一问题，用更大的微米级硅颗粒制造负极，比传统硅负极更稳定，比纳米颗粒的使用时间更长。

AquaLith首席执行官Gregory Cooper表示，采用这种两全其美的负极，可使电池重量减轻15-20%。就100kWh电池而言，可减少总成本近10%。

大多数电解液以锂盐为基础，可能过热并导致起火。相比之下，水基电解液更安全，但无法应对足以支持电池有效运行的高电压。该公司的解决方案是在水基电解液中加入盐，进而在电极周围形成一层薄膜，使电压容量增加约150%。

通常情况下，正极由锂、镍、锰和钴氧化物（NMC）的混合物制成，或者由磷酸铁锂（LFP）制成。NMC正极中的金属具有高能量密度，但价格昂贵；LFP成本较低，但储存的能量更少。AquaLith公司生产的正极由一种混合材料制成，其中包括溴化锂、氯化锂和石墨。溴化物和氯化物通过化学反应收集并释放锂，可以提供高能量密度，但通常只能持续50-100个充放电循环，远远低于电动汽车实际运行所需的能量。通过添加石墨，可以弥补这一缺陷，实现多达10倍的充电周期。

该公司计划今年晚些时候生产负极材料测试样品。Cooper表示，将这三种技术整合到一块电池中，可能还要两到三年的时间。AquaLith公司本身没有生产电池的计划，而是专注于制造电池材料。另外，Cooper强调，其他方法大多需要改变电池的制造方式，而AquaLith的方法“能够利用现有基础设施来制造锂离子电池，具有重要意义”。

西门子能源公司（Siemens Energy）的机器学习专家Emily Mackay表示，AquaLith公司专注于一个重要领域——对利用易于获得的低成本材料来制造高能量、安全电池的需求。该公司的方法“具有商业前景，而不仅仅是研究成果”。

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