在歐盟資助的Laser4Surf項目中,科學(xué)家們嘗試提高鋰離子電池的穩(wěn)定性 。西班牙CIC energiGUNE能源研究中心的高級界面分析小組組長、物理學(xué)家Miguel Angel Munoz-Marquez博士表示:“我們利用激光改變電流收集器表面,這是電池組件之一。這些改進(jìn)可以提高電池的穩(wěn)定性,從而延長電池壽命。”
所有鋰離子電池兩端都有電流收集器,上面涂覆著電極材料。在電池運(yùn)行期間,這些材料可以儲存鋰離子,并在必要時釋放它們。從技術(shù)上講,激光作用于金屬表面,可以使電極更好地附著在集流器上。防止發(fā)生導(dǎo)致電極與集流器分離的意外反應(yīng)。
Miguel Angel Munoz稱:“通過這些改進(jìn)措施,還可以提高電池在高功率負(fù)載下的性能。我們希望利用激光,提升電流收集器的表面活性,使它能夠在充放電過程中處理更多的電子。”
目前,電動汽車的鋰離子電池已表現(xiàn)出足夠強(qiáng)大的性能。不同公司生產(chǎn)的電池,可以讓一輛汽車在不充電的情況下行駛200至500公里。但是現(xiàn)在的主要問題在于價格,因為在汽車成本中,電池大約占40%或50%。Munoz說:“通過技術(shù)改進(jìn),可以降低成本,如同我們在Laser4Surf項目中所做的那樣。除此之外,還可以使用更便宜的材料來節(jié)約成本。如果能找到解決方案延長電池壽命,即使價格高些也算是一種進(jìn)步。電池續(xù)航時間若能延長,以前的投資就會得到回報。”
該項目研究的另一個重要問題是電池可持續(xù)性。在Laser4Surf項目中,研究人員跳過制造過程中的一個化學(xué)步驟:電流收集器的碳涂層。在普通鋰離子電池上,碳涂層可以改善集流器性能,比如確保集流器和電極之間的電接觸更好。Munoz解釋說:“通過激光改變集流器的表面,可以消除化學(xué)涂層的需要。與此同時,激光蝕刻提高了電氣和機(jī)械性接觸,因此電池性能更好。”
經(jīng)過第一次實驗室測試,Miguel Angel Munoz對這項研究的發(fā)展充滿了希望。他表示:“在項目后半段,我們正在研制一種原型,接近手機(jī)電池的尺寸。這可以說是工業(yè)化生產(chǎn)前的試驗。”下一步是向電池公司展示這些發(fā)現(xiàn)的競爭力。“如果一切順利,在不到十年的時間里,我們就能達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。”
赫爾姆霍茲研究所烏爾姆(HIU)Stefano Passerini教授表示:“改善活性物質(zhì)和集流器之間的接觸,這一點至關(guān)重要。這是提升電池壽命和的充電性能的極佳方法。”他認(rèn)為,激光技術(shù) 是可行的,因為它的成本更低。但是,只有計算出收益/成本結(jié)余,才能真正評估研究效力。
盡管如此, Munoz相信,這項研究可以為企業(yè)節(jié)省大量成本。任何突破性進(jìn)展都會對電池行業(yè)產(chǎn)生較大影響,并幫助實驗室籌集更多資金,使其能夠在這方面投入更多努力。