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王朝阳院士团队发明安全性和性能比很高的SEB电池

来源:【TRD】 发布日期:2020-05-11 分享 加入收藏 关注:374

近日,美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳院士团队联合科技企业ECPower在动力电池上取得了突破性进展,发明了既安全又高比能的新型电池—SEB?电池,这是该团队继“全气候电池”、“10分钟充好电池”之后又一颠覆性成果。该成果在2020年2月28日发表于国际顶级期刊《ScienceAdvances》-《科学》子刊。


既安全又高比能的SEB电池



常规锂离子电池均无法同时实现高安全性和高性能。王朝阳团队创新性地提出“钝化电池”、“加热使用”的新理念,颠覆了业界对锂电池高性能与安全性必须折衷的传统做法,通过超稳定材料来制作电池再结合加热使用,成功地制造出一种即安全又高比能(Safe,Energy-denseBattery)的SEB电池。研究团队将其称为硕安电池?,意指其大能量,又高安全。



寿命超越了特斯拉电池



该电池在针刺、高电压冲击、高温储存等极端破坏性条件下均表现出超高的安全性。SEB电池在使用前瞬间加热到60oC,让电池阻抗大大降低,保障高功率输出。当60oC工作时达到输出功率比常规电池大81%,循环次数4千多次,按每个循环的里程为400公里计算,这相当于160万公里。相比特斯拉电池只能在常温下达到160万公里寿命的水平,SEB电池在超百万公里长寿命上比特斯拉的更向前迈了一大步,是目前三元材料锂电池在60oC高温工作长寿命的世界纪录。



EB电池如何做到既安全又高比能?



众所周知,高活性电极/电解液材料提供了高功率但安全性差,而且电池会加速衰减(即使是在不使用时)。而低活性(高稳定性)电极/电解液材料增加了安全性,但降低了功率和性能。这也是常规锂离子电池无法同时实现高安全性和高性能的根本原因。



王朝阳团队另辟蹊径,提出“钝化电池”、“加热使用”的理念,应用多种钝化元素来制作钝化电池。比如在电解液中添加1%磷酸三烯丙酯,或者把正负极材料的比表面积做小。钝化后电池达到:阻抗是常规电池的5-10倍;针剌时高温度从1000度降到100度以下;4.4V高电压下比常规电池稳定30倍以上;自放电电流比常规电池小7倍,充分证明该电池具有极高的安全性和高温稳定性。



高稳定的钝化电池可以使用高比容量的活性材料和超厚电极,保障了电芯的高比能。在使用前该电池先瞬间加热到60oC,让电池阻抗大大降低,保障高功率输出,而且冷却需求仅仅是常规电池的十分之一,无需主动冷却系统。同时SEB电池大大简化了电池管理系统(BMS),减少或完全取消电池包中的安全装置。在电池Pack上所做的大量减法,进一步提高电池系统比能量20%及降低成本20-30%。



大大促进新能源汽车产业发展



SEB电池的高稳定性实现了在60oC高温工作还有4千多次循环寿命,相当于160万公里寿命(假设每次充满电的里程是400公里),打破目前锂电池的寿命纪录,为出租车、物流车、皮卡、大巴等需要长时间作业的车辆提供了长寿命的保障。



SEB电池拥有业界关注的“高安全、高比能、高功率、长寿命、易管理”的五大优势,这将使其具有广泛的应用前景,有望改变下一代的电动汽车革命。



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