車傳三代! Tesla與專家發表新論文 新電池壽命可達 100 年! - Technology - 2022-06-17 | Asia Business Leaders
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車傳三代! Tesla與專家發表新論文 新電池壽命可達 100 年!

17th June, 2022| In Technology

Tesla位於加拿大的電池研究部早前發表了一篇論文,他們與國際知名電池專家 Jeff Dahn研究出一種新型電池材料,不只能量密度跟充放電衰退等方面優於 LFP 磷酸鐵鋰電池,在一定的條件許可下,電池壽命甚至可達 100 年。

隨著世界各國都在努力減少碳排放,電動化交通運輸被視為實現各國設定排放目標的方式之一,而電動車最被關心的就是其電池密度、壽命問題。

電動車龍頭Tesla最近跟國際知名電池專家 Jeff Dahn 共同發表了一篇刊載在〈Journal of The Electrochemical Society〉名為《Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 as a Superior Alternative to LiFePO4 for Long-Lived Low Voltage Li-Ion Cells》的新型電池論文。

任職於加拿大Dalhousie University的 Jeff Dahn 是享譽國際的電池科技權威,自從鋰電池發明以來就一直致力於電池研究,他的研究成果對電動車電池的發展起了重大作用,並也因而獲得巨大商業上的成功。


電動車龍頭Tesla與國際知名電池專家 Jeff Dahn已合作多年

從 2016 年開始他就跟Tesla合作,率領Tesla加拿大研究團隊專注開發電池科技,像著名的 4680 電池就是他跟Tesla合作之下發明出來的。但Dahn非止步不前,他一直在努力提高電池的能量密度和耐用性。

電池能量密度為何重要?


能量密度是單位體積燃料中可以儲存的能量。這是電動汽車的一個重要指標,因為它決定了電動車的續航力。

舉例來說;目前工業生產的鋰電池能量密度普遍在 150~300Wh/Kg,然而汽油的能量密度卻能能達 2,000Wh/kg,幾乎是鋰電池的 10 倍,也就是說要達到燃油車 60 升的油箱同樣能量,需要 400 多公斤鋰電池。

由此可知由於電池能量密度低得搭載更多電池組,因此具有更高能量密度的電池將佔用更少的車內空間,同時還能解決與電動汽車相關的里程焦慮問題。


若要提高鋰電池的能量密度,代價之一就是減少循環壽命,以Tesla為例,電池的循環壽命並不長,但因為單次充電的續航更長,拉長了電池的使用週期。

目前最多電動車使用的是鎳錳鈷(NMC)三元鋰電池,一般指的是使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的三元鋰電池。其能量密度較高,續航里程長,輸出功率較大,低溫效能優異,造價也比較高,不過因為其強大的瞬間輸出能力,成為電動車電池的王道。三元鋰電池的三種材料各有其優缺點,要如何調配比例以增加電池密度、壽命及安全性也是現今電池廠商所努力的目標。


Tesla與Dahn共同發表的報告所指出的新電池甚至可以使用超過 100 年

在Tesla與Dahn共同發表的報告中談到了他們找出三元鋰電池對應的石墨比例,並且跟 LiFSI 電解液搭配下可以大幅增加電池的使用壽命,並且跟磷酸鐵鋰電池相比,在高溫下環境更穩定。

另外,三元鋰電池裡的鈷因資源日益匱乏,價格昂貴且在使用中有安全之疑慮,研究人員發現,他們的新電池設計在電池成分中鈷含量低甚至不含鈷的情況下也能同樣良好地工作。

經過多次實驗,團隊發現這種電池多次充放後的電容量維持率表現相當好,甚至指出如果能把電池溫度恆控在攝氏 25 度左右,這種新電池甚至可以使用超過 100 年。

資訊參考來源:  InterestingEngineering、TechNews



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