通用汽车的新电池化学成分?它已经在雪佛兰 Volt 中了

通用汽车(GM)昨天宣布,它将开始使用阿贡国家实验室开发的一种先进锂离子电极材料。事实证明,该材料的早期版本已经混入了沃蓝达(Volt)的电池中。但这并非故事的全部:预计很快就会出现基于该化合物的、性能大幅提升的电动汽车电池。
通用汽车

通用汽车昨天举行的关于其获得阿贡国家实验室一种新型高能电池电极化学物质许可的新闻发布会,出现了一个令人费解的时刻。雪佛兰沃蓝达(Chevy Volt)电池单元的制造商LG Chem子公司Compact Power的研究主管Mohamed Alamgir提到,新许可涵盖了公司已经使用的技术。这似乎说不通:LG Chem一直表示,沃蓝达的电池是基于一种称为锰酸锂尖晶石的化合物制成的。他是在说,这种名称长且拗口*但最容易被称作镍锰钴(NMC)的新型化合物,已经用在了沃蓝达上吗?昨晚,一位对该主题有深入了解的消息人士证实,事实确实如此:LG为当前一代沃蓝达制造的电池单元中,已经混入了“新”化合物的早期版本,以及之前宣传的锰酸锂尖晶石化学物质。

背景介绍:电池包含两个电极:阴极(正极)和阳极(负极)。如今市面上大多数锂离子电池都使用碳质阳极。然而,阴极化学成分有多种。过去二十年来,用于改进锂离子电池的大部分研究都集中在阴极上:寻找新材料并逐个原子地调整它们,以制造出更好的电池。

直到昨天,我们还认为锰酸锂尖晶石是沃蓝达电池唯一的活性成分。锰酸锂尖晶石之所以被用于沃蓝达(和日产聆风 Leaf)是因为它比消费电子产品中使用的钴酸锂电池更安全,并且足够强大,可以用于汽车。(“功率”指的是电池放电的速度。)但是,在遇到自然界的极限之前,你对阴极化学成分的改进是有限的。根本性的改进通常需要采用新的化学成分。

要么如此,要么混合两种化学成分。尖晶石基阴极虽然安全,但有一个弱点:它们的储能能力不如其他阴极化学成分。事实上,找到一种能提供汽车制造商对电动汽车电池所需一切——安全、高能量密度、高功率、长寿命——的电池化学成分,是电池科学的永恒挑战。但电池制造商发现,通过混合阿贡的化合物(该化合物的能量密度高于锰酸锂尖晶石),他们可以获得两者的优势。当然,通用汽车和LG Chem昨天才宣布获得了阿贡化合物的许可,这大概是他们一直对承认沃蓝达电池已经使用了它如此谨慎的原因。(截至本文发布时,通用汽车的一位发言人尚未回复后续电话。)

所以,这是关于沃蓝达的最新消息——但也有关于电动汽车未来的好消息。研究人员发现,使用纯NMC制造锂离子电池电极是可能的,无需与锰酸锂尖晶石混合。这是一项突破,可能在不久的将来带来性能大幅提升的电动汽车和插电式混合动力汽车。NMC的储能能力是目前广泛使用的阴极化学成分的两倍。它的循环寿命也更长,这意味着在容量损失之前,它可以充电和放电的次数更多。这是一个巨大的优势:如今,沃蓝达只使用了其电池的65%;它留有35%的缓冲余量,以确保电池在八年保修期内都能正常工作。但那未使用的35%是昂贵的。如果你拥有一种循环寿命大大延长的电池,你就不需要那么多的缓冲——这样可以降低电池成本,从而使汽车更实惠。在昨天的电话会议中,通用汽车风险投资公司总裁Jon Lauckner表示,这是“我们见过的最出色的正极材料”。Alamgir表示,基于这种新化学成分的电池将在公司由刺激计划资助的位于密歇根州荷兰的工厂生产,该工厂将于2012年投入运行。

据传言,这还不是正极化学故事的结局。我们预计下周在底特律车展上会有更多关于这个主题的公告,届时我们将前往报道。

* 富锂层状复合正极化学成分!

这是Seth Fletcher撰写的新博客系列的第一篇文章,他是PopSci的高级助理编辑,也是《Bottled Lightning: Superbatteries, Electric Cars, and the New Lithium Economy》一书的作者,该书将于2011年5月由Hill & Wang/Farrar, Straus & Giroux出版。这本书是关于锂、可充电锂电池以及它所促成的(或将促成)的技术变革——无线革命;蓬勃发展的电动汽车复兴;清洁能源的普及。该博客也是关于这些内容的。预计将发布关于远期电池技术的实验室研究;关于汽车电气化加速的报道;关于新兴美国电动汽车电池行业及其在日本、韩国和中国规模更大、根基更深的竞争对手的最新动态;关于锂和其他所谓“技术金属”的开采;以及偶尔关注可能影响这个新兴行业发展方向的政治和经济压力。Seth还将通过Twitter _分享他对这些及其他主题的即时观察。

 

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