Samsung presenterade ett solid-state-batteri som kombinerar hög energitäthet (942 Wh/L) med lång livslängd (1 000 cykler). Studien publicerades i en av världens ledande vetenskapliga tidskrifter, Nature Energy.
Denna battericell använder en fast elektrolyt och en litiummetallanod (silver-kolkompositskikt), vilket skiljer den från nuvarande vanliga batterier som använder flytande elektrolyter och grafit/kiselanoder.
De senaste framstegen inom batteriteknologin har uppnåtts genom att förbättra katoderna. Det är trevligt att äntligen se några solida framsteg gjorts i anod- och elektrolytfronterna.
Låt oss se pressmeddelandet.
Den 9 mars i London presenterade forskare från Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) och Samsung R&D Institute Japan (SRJ) en studie om högpresterande, långvariga helfasta batterier för Nature Energy, en av de världens ledande vetenskapliga tidskrifter.
Jämfört med allmänt använda litiumjonbatterier, som använder flytande elektrolyter, stödjer hel-solid-state-batterier större energitäthet, vilket öppnar dörren för större kapacitet, och använder fasta elektrolyter, som är bevisligen säkrare. Men litiummetallanoderna som ofta används i helsolid-state-batterier är benägna att utlösa tillväxten av dendriter 1 som kan ge oönskade biverkningar som minskar batteriets livslängd och säkerhet.
För att övervinna dessa effekter föreslog Samsungs forskare att man för första gången skulle använda ett silver-kol (Ag-C) kompositskikt som anod. Teamet fann att inkorporering av ett Ag-C-lager i en prototyp på påscell gjorde det möjligt för batteriet att stödja en större kapacitet, en längre cykellivslängd och förbättrade dess övergripande säkerhet. Det ultratunna Ag-C nanokompositskiktet mätte bara 5 µm (mikrometer) och gjorde det möjligt för teamet att minska anodtjockleken och öka energitätheten upp till 900Wh/L. Det gjorde det också möjligt för dem att göra sin prototyp cirka 50 procent mindre i volym än ett konventionellt litiumjonbatteri.
Denna lovande forskning förväntas hjälpa till att driva på expansionen av elfordon (EV). Prototypen av påscell som teamet utvecklade skulle göra det möjligt för en elbil att resa upp till 800 km på en enda laddning och har en livslängd på över 1 000 laddningar.
Som Dongmin Im, Master vid SAITs Next Generation Battery Lab och ledaren för projektet förklarade, "Produkten av denna studie kan vara en fröteknik för säkrare, högpresterande batterier i framtiden. Framöver kommer vi att fortsätta att utveckla och förfina heltäckande batterimaterial och tillverkningstekniker för att hjälpa till att ta elbilsbatteriinnovation till nästa nivå."
Hela studien ger oss fler detaljer än pressmeddelandet.
Höjdpunkter:
SoH (State of Health) används för att mäta batterikapacitetsretention.
Med denna typ av volymetrisk energitäthet kan BMW i3, som för närvarande använder NCM 622 battericeller från Samsung SDI, få ett 89,9 kWh batteri och en ungefärlig WLTP-räckvidd på 660 km. Den skulle fortfarande ha en räckvidd på 627 km efter 386.100 km [(660 + 627) / 2 x 600] och 587 km efter 623.700 km [(660 + 587,4) / 2 x 1.000].
För denna studie använde Samsung en NCM-katod, vilket är mycket vanligt nuförtiden. Fasta elektrolyter och litiummetallanoder kan dock också kombineras med koboltfria katoder, såsom LFMP eller LiFePO4 som vi kan se i andra studier.
Slutligen är det också goda nyheter att solid-state-batteriteknologin verkar vara närmare produktion än vad den förväntades under 2016, vilket vi kan se från battericellens färdplan nedan.
BMW Group Technology Workshops –E-Mobility i december 2016
Hur det går nu verkar det som att vi inom en inte så avlägsen framtid kommer att få solid state-batterier med litiummetallanoder kombinerade med högenergitäta katoder (NCMA) och koboltfria katoder (LFMP).
Du kan läsa hela artikeln publicerad på Nature Energy med den olåsta Sci-Hub-länken nedan.
