旅行汽车网两组科学家本周报告了电池技术的突破。双方都说，他们的发现将使电动汽车的续航里程更长。是否有理由对此感到兴奋？让我们仔细看看这些天实验室中正在发生的事情。
过度填充的电池阴极
您可能错过了《自然通讯》最近发表的这份报告，标题是：“氧氧化还原和阳离子迁移之间的耦合解释了富锂层状氧化物中异常的电化学反应。”如果您难以解决这类神秘的研究，《科学日报》的人已经为您解码了。
SLAC国家加速器实验室的研究人员与其他人一起说，用锂过量填充正极会使电池的量程扩大30％到50％，但是“胖”正极（我的说法，不是他们的）迅速恶化。该研究的作者之一迈克尔·托尼说：“要使这些富含锂的电极能够工作，这是很重要的，因为它们将成为续航里程更长的电动汽车的推动者之一。汽车行业对开发实现这些方法的方式非常感兴趣，并且了解什么是技术障碍可以帮助我们解决阻碍它们发展的问题。”
为了弄清阴极发生的事情，需要在原子水平上对其进行检查，这项工作是通过与斯坦福同步辐射辐射光源，劳伦斯·伯克利国家实验室的高级光源和伯克利实验室的分子铸造厂合作而实现的。三星高级技术学院的人员随后使用了理论结果，他们利用与商业相关的技术来组装类似于电动汽车中使用的电池。如果结果在商业上不可行，则没有任何意义。
SLAC的William Chueh教授说：“当今锂离子电池的阴极只能以其理论容量的一半左右运行，这意味着它每次充电可以持续两倍的时间。”他继续说：“但是您无法完全充电。就像是一个装满水的水桶，但是您只能倒掉一半的水。这是当前该领域的重大挑战之一-您如何使这些阴极材料达到其理论容量？这就是为什么人们对在富含锂的阴极中存储更多能量的前景感到如此兴奋的原因。”
当今使用的阴极由夹在过渡金属氧化物（例如镍，锰或钴等元素与氧气的元素）之间的锂层组成。在氧化层中添加锂可使阴极的容量增加30％至50％。研究人员能够做的是在充放电发生时实时检查正极材料。他们发现，随着时间的流逝，一些锂离子在充电/放电循环后没有返回到其原始位置，从而导致容量损失。
Chueh说：“我们知道所有这些现象可能都是相关的，但没有关系。”现在，SSRL和ALS上的这组实验展示了将它们连接起来以及如何控制它们的机制。这是人们尚未全面理解的重大技术发现。知道如何控制阴极内部发生的事情，有望使电池具有更长的续航里程和更长的寿命，从而推动电动汽车的革命。
为锂创建保护涂层
英国滑铁卢大学的研究人员已在《焦耳》杂志上发表了一项新研究，其标题为：“体内形成的固体电解质表面层能够稳定地电镀锂金属。”他们声称，他们已经找到了一种方法，可以通过改变在电池的阴极和阳极之间传输离子的电解质，将电动汽车的电势范围扩大一倍或两倍。研究人员发现，向电解液中添加磷和硫会使其自发地在电极上的锂金属上覆盖一层“极薄的保护层”。
这一发现与SLAC研究有关，因为它可能有助于延长SLAC研究人员正在研究的过度填充锂的那些阴极的使用寿命。保护电极中的锂可以增加存储容量，而不会迅速降解。
总而言之，由于三星的参与以及对使用现有生产技术的关注，斯坦福大学的工作可能更接近商业用途。但是滑铁卢大学的研究对于范围更大，寿命更长的未来电池可能至关重要。这种先进的电池为电动汽车带来了广阔的前景，但其真正价值可能在于加快重型卡车，公共汽车和轮船的柴油发动机的淘汰。网格规模蓄电池的含义也令人兴奋。
