CATL kunngjorde et gjennombrudd innen litiummetallbatteriteknologi
CATL, verdens største produsent av batterier til elektriske kjøretøy, har kunngjort et gjennombrudd innen litiummetallbatteriteknologi (LMB) gjennom en statistisk analysemetode kalt kvantitativ kartlegging.
Hva er kjent
Funnene ble publisert i tidsskriftet Nature Nanotechnology. CATL påstår å ha trådt inn på det tidligere ukjente området innen elektrolyttstrategi. Den innovative tilnærmingen muliggjør opprettelsen av LMB-er med høy energitetthet og lang levetid, og løser et langvarig problem innen feltet. Den optimaliserte prototypen har oppnådd en levetid på 483 sykluser og kan integreres i nåværende design for å oppnå energitettheter på mer enn 500Wh/kg, noe som markerer et betydelig skritt mot kommersiell levedyktighet for LMB-applikasjoner i elektriske kjøretøy og elektrisk luftfart.
LMB-er representerer et av de lovende områdene for neste generasjons batterier på grunn av deres iboende høye energitetthet. Spesielt for høyytelsesapplikasjoner som elektriske kjøretøy med lang rekkevidde. Imidlertid har disse batteriene lenge møtt et kompromiss mellom energitetthet og syklusliv. Tidligere forskning har fokusert på å forbedre celleytelse ved å optimalisere solvatiseringsstrukturer og elektrolyttgrensesnitt. Og disse tilnærmingene har ofte kommet på bekostning av levetid, uten å gi kommersielt levedyktige løsninger. Begrenset fremgang har blitt gjort i å forstå feilmodusene til LMB-er på grunn av vanskeligheten med å nøyaktig kvantifisere forbruket av aktiv litium og elektrolyttkomponenter under sykluser.
For å overvinne dette hinderet utviklet og forfinede CATLs FoU-team et sett analytiske metoder for å spore utviklingen av aktiv litium og hver elektrolyttkomponent over livssyklusen til batteriet. Denne tilnærmingen forvandlet en "svart boks" til en "hvit boks," og avslørte kritiske uttømmingsveier som fører til cellefeil. Teamet fant at, i motsetning til tidligere antagelser, er den dominerende årsaken til cellefeil ikke løsemiddel nedbrytning, opphopning av "dødt" litium, eller solvatiseringsforstyrrelse, men det kontinuerlige forbruket av LiFSI elektrolyttsalt, hvor 71% av det ble forbrukt ved livets slutt. Disse funnene understreker behovet for å utvide industriens fokus utover Coulomb batteriytelse (CE), som lenge har blitt ansett som en nøkkelmetrisk for LMB, og inkludere elektrolyttens lang levetid som en kritisk faktor for vedvarende ytelse.
Basert på disse funnene, optimaliserte CATL elektrolyttkomposisjonen ved å introdusere et fortynningsmiddel med lavere molekylvekt. Denne justeringen økte massefraksjonen av LiFSI-salt, forbedret ionisk ionledende og reduserte viskositet, samtidig som den ikke økte den totale massen av brukt elektrolytt. Den resulterende LMB-prototypen, mens den viser samme CE som forrige iterasjon, dobler sykluslivet til 483 sykluser og kan brukes i nye design med energitettheter større enn 500Wh/kg. Med enklere ord lover CATL både effektive og langvarige batterier.
Forskningen ble utført ved CATLs 21C Lab, som er fokusert på å utvikle neste generasjons batteriteknologier. CATL har investert totalt omtrent 18,6 milliarder yuan (2,59 milliarder USD) i forskning og utvikling i 2024.
Kilde: CATL
