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大眾汽車表示，它已經(jīng)完善了一種新的干電池工藝，該工藝將降低成本，而ORNL則有一個新的等靜壓工藝。

電池技術(shù)不是靜態(tài)的東西。世界各地的數(shù)百家公司和實驗室——包括橡樹嶺國家實驗室——正在尋找下一代電池技術(shù)，該技術(shù)將導(dǎo)致更便宜的電動汽車，續(xù)航里程更長，充電更快。在這方面，大眾汽車表示，它已經(jīng)推出了一種新的干涂層工藝，使其電動汽車的價格降低數(shù)百美元。

大眾汽車打算將電動汽車電池的新型干涂層工藝引入大規(guī)模生產(chǎn)。干涂層將電池生產(chǎn)的能耗降低了30%，這可以將每輛車的電動汽車成本降低數(shù)百歐元。

大眾汽車完成電池測試階段

大眾電池子公司PowerCo的董事會成員Sebastian Wolf最近表示，電極干涂層方法在內(nèi)部測試中已被證明是可行的，這導(dǎo)致PowerCo進(jìn)一步投資該工藝，并在德國薩爾茨吉特附近的一個實驗室安裝了一條中線線。PowerCo的第一家電池工廠將位于Salzgitter，這是大眾集團(tuán)計劃的一部分，該計劃旨在使其電動汽車供應(yīng)鏈更加垂直。大眾公司還在加拿大建造一家大型電池工廠。

據(jù)Wolf稱，自2020年以來，大眾汽車一直在與合作伙伴一起研究新的干涂層工藝，預(yù)計到2027年初，它將用于生產(chǎn)數(shù)百萬個電池。迄今為止，該公司已投資約4000萬歐元研究干涂層技術(shù)。

世界各地的一些公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在研究電極的干涂層工藝。今天制造的傳統(tǒng)鋰離子電池通常由覆蓋著薄涂層的金屬箔組成，其中包含使能量儲存成為可能的活性成分。

涂層過程通常使用由活性材料制成的半液體糊進(jìn)行，活性材料包括導(dǎo)電炭黑和粘合劑以及溶劑。然后將糊狀物作為濕層涂抹在金屬箔上——通常是銅。巨大的生產(chǎn)線需要非常長的干燥距離，以便溶劑在之后蒸發(fā)。干涂層過程將使所有這些步驟變得多余，這反過來又會大大減少制造電池所需的空間和干燥過程中所需的能源。

在該領(lǐng)域非?；钴S的參與者中，有西門子、LiCAP Technologies和BW Papersystems的聯(lián)盟。

特斯拉還在為其4680個大型電池進(jìn)行干涂層。最近，據(jù)報道，特斯拉可以干涂負(fù)極，但仍在與正極的干涂層問題作斗爭。

大眾、24M和QuantumScape

大眾汽車正在對未來的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行展望。2021年，該公司投資了美國電池初創(chuàng)公司24M Technologies，這比半固體工藝的干涂層工藝更進(jìn)一步。當(dāng)時，它說：“未來，通過減少材料的使用和消除傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中的幾個步驟，將實現(xiàn)電池生產(chǎn)的重大成本優(yōu)化。為此，一家新的大眾汽車子公司將在24M汽車應(yīng)用專利權(quán)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)和擴(kuò)展該技術(shù)。”

大眾汽車還投資了QuantumScape，這是另一家總部位于美國的公司，該公司承諾將固態(tài)電池推向市場。

無論如何，2030年為電動汽車提供動力的電池今天仍在實驗室中。大眾汽車認(rèn)為它在這里看到了一個機(jī)會，但不可能知道一路上還可能出現(xiàn)哪些其他電池技術(shù)突破。未來太不可預(yù)測了！

ORNL固態(tài)突破



據(jù)美國能源部橡樹嶺國家實驗室報道，經(jīng)過數(shù)月測試結(jié)果，研究人員建議固態(tài)電池行業(yè)在尋求下一代電池商業(yè)化的過程中，將重點放在一種稱為等靜壓的技術(shù)上。

固態(tài)電池的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)是電動汽車制造商的目標(biāo)，因為這些電池有可能比目前市場上的鋰離子電池充電更快、使用更長、運行更安全。

在ACS Energy Letters 的一篇焦點評論論文中，橡樹嶺國家實驗室研究人員建議關(guān)注研究較少的等靜壓方法。該過程使用機(jī)器內(nèi)的液體和氣體（如水、油或氬氣）在電池組件上施加一致的壓力，從而產(chǎn)生高度均勻的材料。在生產(chǎn)這種壓制設(shè)備的行業(yè)合作伙伴的幫助下，研究人員發(fā)現(xiàn)，等靜壓可以使電池生產(chǎn)更容易、更快，同時為能量流動創(chuàng)造更好的條件。

當(dāng)電池充電或放電時，離子會穿過正極和負(fù)極之間的電解質(zhì)，正極和負(fù)極由金屬薄層構(gòu)成。在為手機(jī)、電動汽車等各種設(shè)備提供動力的鋰離子電池中，電解質(zhì)是一種液體，離子很容易穿過它。但如果電池層之間的分離受到損害，這種液體也會溢出或點燃。

研究人員Marm Dixit及其同事發(fā)現(xiàn)，等靜壓可以產(chǎn)生固體、均勻的電解質(zhì)薄層，保持層與層之間的高水平接觸以實現(xiàn)平穩(wěn)的離子運動。該方法適用于不同溫度和壓力下的各種電池組合物。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等靜壓在低溫和軟電解質(zhì)材料下非常成功，這些材料更容易加工并且具有有利于離子運動的晶體結(jié)構(gòu)。以前電池的等靜壓主要是在極端條件下完成的：非常高的溫度或室溫，但不會介于兩者之間。

Dixit說：“所有這些材料都有其獨特的優(yōu)勢，研究人員希望加以利用，這就是為什么你可以在從室溫到幾千華氏度的任何地方進(jìn)行等靜壓的重要性，這意味著你可以使用從聚合物到氧化物的任何材料，包括所有材料”。

Dixit 說，這種多功能性對于正在開發(fā)的各種固態(tài)電池設(shè)計和材料保持一致的制造工藝至關(guān)重要。等靜壓技術(shù)也相對容易在商業(yè)上擴(kuò)大規(guī)模——隨著公司競相向汽車制造商供應(yīng)固態(tài)電池，這一發(fā)現(xiàn)引起了廣泛關(guān)注。幾家領(lǐng)先的汽車公司已宣布打算在幾年內(nèi)銷售使用固態(tài)電池的電動汽車。

ORNL公司電氣化部門負(fù)責(zé)人 Ilias Belharouak 表示，固態(tài)電池技術(shù)需要完善，才能大規(guī)模制造。“毫無疑問，所有固態(tài)電池都在長途旅行中，但等靜壓技術(shù)如果可擴(kuò)展，將提供一種沒有不切實際的情況下組裝電池層的方法。”

幾十年來，等靜壓一直用于熔接和連接材料。最近，它已成為消除 3D 打印部件中的空隙和異常的工具。然而，其對電池應(yīng)用的測試受到限制。

ORNL 的研究人員表示，等靜壓還可以將這三個電池層制造為一個單一的致密系統(tǒng)，而不是在將它們連接起來之前單獨創(chuàng)建它們。

在 ACS Energy Letters 論文中，Dixit 的團(tuán)隊強調(diào)了追求可以擴(kuò)大制造規(guī)模的固態(tài)電池的重要性。他們寫道：“有效應(yīng)對這一挑戰(zhàn)將使能量密集型固態(tài)電池能夠滿足便攜式電子產(chǎn)品、電網(wǎng)存儲、電動汽車甚至（航空）應(yīng)用的新興需求，從而使當(dāng)今的電池技術(shù)跨越到未來幾十年。”

ORNL 的研究人員正在繼續(xù)進(jìn)行測試，以了解哪種壓制溫度和壓力組合對不同材料最有效，以及這些因素如何影響質(zhì)地。Dixit說：“等靜壓可以改變質(zhì)地，問題是它是否可以主動控制質(zhì)地，操縱晶體結(jié)構(gòu)的能力將對固態(tài)電池產(chǎn)生重大好處”。

原標(biāo)題：大眾汽車聲稱，新的干電池工藝將為每輛車節(jié)省數(shù)百美元