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欧洲科技公司:我认为我们需要更好的电池

发布时间:2023/7/29
  明年,一家荷兰公司将在无人机中安装一种新型电池,如果一切按计划进行,该无人机的飞行时间将比使用标准锂离子(Li-ion)电池的飞行时间延长 50%。比如说,飞行时间接近一个小时,而不是34分钟。增强型无人机不会比以前更重,新电池实际上会比旧电池更小,尽管提供更多电量。
  固定翼和多旋翼无人机只是一个开始。LeydenJar还瞄准了电动汽车,该公司的业务开发人员Tim Aanhane估计,该公司的电池可以让电动汽车的续航里程达到800或900公里,大约是当前市场标准的两倍。
   
  “电池行业正在快速发展,”Aanhane说。莱登贾尔的电池使用硅而不是石墨阳极。该组件也称为负电极,是称为离子的带负电粒子失去电子的地方。然后电子穿过电路,提供电流。
  这只是欧洲众多致力于改进电池技术的科技公司之一。对于这个领域的许多人来说,一个关键目标是高能量密度——比现有锂离子电池提供更多功率的电池。这往往以每单位体积(升,l)或质量(千克,kg)可用的能量来衡量,以瓦时(Wh)为单位。
  随着研发的不断推进,尤其是在中国这样的国家,我们不能再浪费时间了。欧洲必须尽快拿出一些非常好的电池技术,否则将面临落后。
  LeydenJar拥有70多名员工,迄今为止已筹集1亿欧元资金,目前正在测试其原型电池。Aanhane 和他的同事计划于 2025年在荷兰开设一家大型工厂。该工厂的年产量预计将达到100兆瓦时的总电池存储量,大致相当于多达100,000个家庭的能源需求。
  “硅作为一种材料可以储存的锂离子数量是石墨的10倍,”Aanhane说。对于整个电池来说,这意味着每升的能量增加大约70%—1,350Wh/l或390Wh/kg。
  LeydenJar表示,它已经解决了过去阻碍硅阳极电池发展的一个关键问题——防爆电器过度膨胀。传统上,这些阳极在充电时会大幅膨胀,从而缩短其使用寿命并可能导致不安全。为了解决这个问题,LeydenJar通过在铜箔上生长几微米厚的微小硅柱来制造阳极。
  “它们之间有空间,”Aanhane解释道。“这些柱内也有孔隙。”
  他说,硅柱内部和周围的那些关键空间意味着膨胀大部分包含在电池材料本身内,电池单元的整体膨胀与石墨阳极电池相当。Aanhane补充说,这种有限的膨胀行为在数百个循环(即电池反复充电和耗尽的过程)中似乎很稳定。
  迄今为止,LeydenJar已测试其电池超过500次循环,Aanhane表示他们的目标是超过 1,000次循环。他说,该技术的另一个好处是,生产所需的能源比石墨阳极所需的能源少得多,这可能使其更加环保。到目前为止,安全测试还表明不存在火灾或爆炸的高风险,这是开发新电池技术的一个重要考虑因素。
  近几个月来,亚洲的电池制造商都在宣传即将推出的更高容量,其中国轩科技声称其新型Astroinno电池可以为电动汽车提供1,000公里的续航里程。CATL在中国是另一个值得关注的领域;该公司表示,其500Wh/kg 电池可为未来的电动飞机提供动力。日本丰田公司表示,它正在开发电池技术,到2027年,电动汽车的续航里程将达到惊人的1,500公里。
  “这个不断发展的行业对中国的依赖已经以令人难以置信的速度增长,”另一家荷兰电池技术科技公司LionVolt的首席执行官兼联合创始人Karl McGoldrick承认。该公司拥有16名员工,已获得1600万欧元的资金,其中 1100万欧元以补助金和补贴的形式提供。
  LionVolt正在开发不含标准锂离子设备中常见的液态锂的固态电池。相反,他们使用数十亿个微小的柱子,离子在这些柱子之间流动。McGoldrick解释说,电池内部表面积的增加可以提高能量密度,达到 450 Wh/kg。
  他还声称,LionVolt的技术不会受到枝晶的影响,枝晶是金属细丝的生长,会导致电池出现危险的短路。
  开发更高能量密度电池最有趣的事情之一是目前正在发展的技术种类繁多。在意大利,从博洛尼亚大学衍生出来的防爆正压柜科技公司Bettery正在开发一种使用半固体电极的液流电池。
  在这种情况下,半固体是其中悬浮有颗粒的流体。联合创始人亚历山德罗·布里洛尼(Alessandro Brilloni)表示,他和其他三位联合创始人已经找到了一种防止颗粒沉积到沉积物中的方法。
  然而,选择这种方法需要权衡。液流电池的能源效率不如锂离子电池。尽管布里洛尼表示它们应该有更长的寿命。
  他和他的三位合作者现在正在建立他们的第一个专用实验室,他们还有一个小型原型电池,功能强大,足以为笔记本电脑等设备供电。Brilloni表示,通过该技术应该可以实现500Wh/kg 或更高的能量密度。迄今为止,该公司已筹集420,000欧元。
  最后,波兰的电池公司开发了一种使用粉末电解质制成的固态设备,该公司表示,这大大降低了生产成本。
  发言人伊莎贝拉·巴尼 (Izabela Bany) 表示,这种电池可以制成薄型、灵活的形式,可能很快就会为传感器、可穿戴设备、物联网设备或独立应急照明等提供动力。迄今为止,The Batteries已筹集1,240万美元(1,190万欧元)资金。
  班尼补充道,另一个好处是,即使存在制造缺陷,该技术也不会发生燃烧或爆炸。该电池的目标能量密度约为 1,200Wh/L。
  这只是欧洲电池技术科技公司中出现的一小部分方法,任何人都猜测这种方法将在未来几年继续蓬勃发展。但麦戈德里克强调,如果欧洲想要在这场伟大的电池竞赛中占据主导地位,那么投资新技术(这意味着押注于年轻公司)至关重要。
  “我们必须更加勇敢,”他说。“否则,我们将从中国购买所有电池。”