可使用100年的新型电池：特斯拉联手锂离子电池大牛挑战磷酸铁锂

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可使用100年的新型电池：特斯拉联手锂离子电池大牛挑战磷酸铁锂

2022 年 6 月 5 日 机器之心

机器之心报道

编辑：张倩

特斯拉的加拿大先进电池研究小组与达尔豪西大学合作，发布了一篇新的论文。论文介绍了一种可以使用 100 年的新型镍基电池，且充电和能量密度方面优于磷酸铁锂电池。

时间回到 2016 年。这一年，特斯拉与加拿大达尔豪西大学的 Jeff Dahn 电池实验室合作，建立了「特斯拉先进电池研究」部门。

Dahn 被认为是锂离子电池的先驱。自锂离子电池诞生以来，他就一直在从事这方面的研究，在延长电池生命周期等方面颇有建树，这对于电池的商业化非常重要。

Dahn 现在的工作主要集中在提高电池能量密度、耐久性以及降低成本等方面，他所在的团队已经为特斯拉贡献了相当多的电池专利和论文。2019 年，他的团队曾发表论文称，新电池属于具有下一代「单晶」NMC 阴极和新型先进电解质的锂离子电池，基于广泛的测试，他们认为新电池可以为电动汽车提供「超过 160 万公里（100 万英里）」的续航。

2021 年，特斯拉与该团队续约五年，还增加了两位新 leader，由 Dahn 来领导。

最近，身为两位 leader 之一的 Michael Metzger 与 Dahn 和其他几位博士一起，在美国材料期刊 JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY 上发表了一篇名为《Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 as a Superior Alternative to LiFePO4 for Long-Lived Low Voltage Li-Ion Cells》的新论文。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ac67b5

这篇论文主要描述了传统镍锰钴电池（NMC532）的一种变体。与类似电池的不同点在于，它被优化为在 3.8V 的电压下工作，而其他 NMC 电池使用 4.2 伏或更高的电压。较低的电压大大延长了电池的寿命，这使得 Dahn 和他的团队提出，这种电池可能有 100 年的使用寿命。这让 NMC532 电池在寿命上可以与磷酸铁锂电池（LPF）竞争，同时还保留了自身受欢迎的其他特性，比如更高的能量密度，这使得电动汽车可以用更少的电池行驶更长的距离。

该团队在论文的摘要部分写道：

所含石墨只够在 3.8v 工作的单晶 Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2//graphite (NMC532) 软包电池循环充电至 3.65 V 或 3.80 V，以便基于相似的最大充电电位和负极利用率与 LiFePO4//graphite (LFP) 软包电池展开比较。当 NMC532 电池仅由足以充电至 3.80 V 的石墨构成时，在 40°C、55°C 和 70°C 下，其能量密度超过 LFP 电池，而且循环寿命大大超过 LFP 电池。含有双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）盐的电解质在高温下表现出优异的寿命，远远超过传统 LiPF6 电解质。

在高次数的循环中，该电池的容量保持能力令人印象深刻：

研究小组甚至指出，如果温度控制在 25°C，论文中描述的电池可以使用 100 年：

超高精度库仑分析法和电化学阻抗谱用于补充循环结果，并研究 NMC 电池性能提高的原因。与 LFP 电池相比，NMC 电池，特别是那些平衡并充电至 3.8 V 的电池，表现出更好的库仑效率、更少的容量衰减和更高的能量密度，并且预计在 25℃下的寿命可以接近一个世纪。

其中的一个关键似乎是使用 LiFSI 锂盐电解质。

那么特斯拉什么时候会把这种电池投入量产车呢？可能永远不会。研究人员表示，他们的新电池比 LFP 电池成本更高，而且可能不具备电动汽车所需的动力特性。但是它们可能非常适合长期储存能量。如果是这样的话，最初较高的成本将被大大延长的使用寿命所抵消。当然，缺点是新电池继续使用镍和钴等越来越贵的原材料，而且钴矿开采存在一些社会争议。

不过，该论文指出，他们所发现的收益也可以应用于那些无钴或低钴的化学物质。

原文链接：https://electrek.co/2022/05/24/tesla-battery-research-paper-high-energy-density-battery-last-100-years/

https://cleantechnica.com/2022/05/26/jeff-dahn-the-100-year-battery/