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十大新兴技术之高速筛选电池材料

钜大LARGE  |  点击量:107次  |  2021年09月14日  

摘要
多亏有了基于新材料的电池,电动汽车才能跑得更远,智能手机才能拥有更强大的处理器和更棒、更炫的屏幕,而这些新材料的开发者,正是位于美国圣迭戈的野猫发现技术公司(WildcatDiscov

多亏有了基于新材料的电池,电动汽车才能跑得更远,智能手机才能拥有更强大的处理器和更棒、更炫的屏幕,而这些新材料的开发者,正是位于美国圣迭戈的野猫发现技术公司(WildcatDiscoveryTechnologies)。这家公司正通过逐一测试数千种物质,来加速识别出有价值的能源存储材料。去年三月份,他们对外公布了一种磷酸钴锂阴极,在普及型的锂离子磷酸盐电池中,比通用阴极能多提升近三分之一的能量密度。该公司同时还展示了一种可以让电池在较高电压下更稳定工作的电解液。


为电池选择理想的材料是一个特别棘手的难题。电池装置有三大重要组件:阳极、阴极和电解液。不仅每个组件都是由很多种物质混合形成,而且三者之间还必须协同良好。这给研究者们留下了无数种具有开发潜力的组合加以探索。


为了找到中意的组合,野猫公司采用了一种最初由药物开发实验室发明的策略:即高通量组合化学法。他们不是一次测试一种材料,而是系统化地平行开展数千项测试,一个星期分析和测试出近三千种材料组合。我们已经找到了能够将能量密度提升三倍的材料,但仍在实验中。该公司的首席执行官马克·格雷瑟尔(MarkGresser)说。


其他公司也试图利用组合技术寻找新型电池材料,但它们遇到了障碍。测试数千种材料的简易方式,就是将每种材料的样品沉积在某种基质之上的底膜上。这种方法却是曾让先前的研究者发现用于制造电池组件的理想材料但随后发掘出来的候选材料,通常被证明不适用于具有成本效益的大规模生产流程。


为了防止这种浪费时间的走弯路,野猫公司找到了利用大规模生产技术的缩微版来制造样品的方法。在执行中,在对候选材料的性能进行测试的同时,也对它们是否便于制造进行测试。除此之外,野猫公司还在各式各样的潜在运行条件下,将材料组件连在一起组装成实际的电池进行测试。包括温度和电压在内的很多变量都会对电池性能构成影响,我们必须检验所有这些变量。格雷瑟尔说。其结果是:在野猫公司试验台上表现优异的材料,拿到生产现场检验也同样出色。


假如野猫公司成功了,他们的努力将会让未来的电池变得比现在更小、电量更足这样的进步有关智能手机和电动汽车制造商之流颇具吸引力。



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