
剑桥2400万总部的试点制造厂已经生产了数千台测试电池来展示新设计的效率。
通过使用流动电池与传统固体之间的混合动力的电池设计,工程师开发了一种新的制造方法,将锂离子电池成本一半。
由研究人员开发的锂离子电池的先进制造方法麻省理工学院一家名为24M的分拆公司承诺大幅削减最广泛使用的可充电电池的成本,同时提高其性能,使其更容易回收。
“我们已经重新发明了这个过程,”MIT陶瓷陶瓷教授和联合创始人为2400万(以前是电池公司A123的联合创始人)。他说,现有的制造锂离子电池的方法几十年来,由于该技术发明,并且效率低下,具有比真正需要更多的步骤和组件。
新进程基于五年前由蒋介绍开发的概念基于包括W.Craig Carter,材料科学与工程学教授W.Craig Carter。在该所谓的“流动电池”中,电极是由液体承载的微小颗粒的悬浮液,并泵送通过电池的各个隔室。
新的电池设计是流动电池和传统固体的混合:在此版本中,而电极材料不流动,它由类似的半固体,颗粒胶体悬浮液组成。蒋和卡特认为这是一个“半固体电池”。
更简单的制造过程
这种方法大大简化了制造,也使得灵活性和损坏的电池是蒋介绍,蒋介绍是在电力资源杂志中的一篇论文的高级作者,分析了在固体和流量型电池之间选择的权衡,取决于他们的特定应用和化学成分。
该分析表明,虽然流电池系统适用于具有低能量密度的电池化学物质(那些只能用于给定重量的有限能量)的电池化学物质,用于高能量密度(如锂离子电池),流动系统的额外复杂性和组件将增加不必要的额外费用。
蒋说,几乎在发布了对流量电池的早期研究后,“我们意识到利用这种可流动电极技术的更好方法是重新发明制造过程。”
代替将液体涂层施加到背衬材料卷的标准方法,然后必须等待在它可以移动到下一个制造步骤之前干燥,而是将电极材料保持在液态并且不需要干燥阶段根本。使用较少,更厚的电极,系统可减少传统的电池架构的不同层数,以及结构中的非功能性材料的量,达到80%。
在微小的悬浮颗粒代替固结板的形式中具有电极,大大减少了带电粒子的路径长度,因为它们通过材料移动 - 一种称为“曲折化”的性质。曲折的曲折使得可以使用较厚的电极,从而依次简化生产和降低成本。

横截面图显示了锂离子电池单元的新设计24M的新设计如何增加电极层的厚度,并且大大减少了所需的层数,降低制造成本。
可弯曲和可折叠
蒋说,除了简化的制造足以将电池成本降低一半,新系统生产更加灵活和弹性的电池。虽然常规锂离子电池由脆性电极组成,但是可以在应力下破裂的脆性电极,新配方产生可以弯曲,折叠或甚至被子弹渗透的电池单元。他说,这应该提高安全性和耐用性。
本公司迄今为止,在其原型装配线上制作了约10,000个电池,其中大部分是由三个工业合作伙伴进行测试,包括泰国的石油公司和日本重型设备制造商Ihi Corp.该过程已收到八项专利并拥有75项正在审查的其他专利;24M从风险投资公司和美国能源授权部获得5000万美元的融资。
该公司最初专注于网格尺度安装,用于帮助平滑输出电源负载,并为可再生能源提供产生间歇输出的可再生能源,如风和太阳能。但蒋说,该技术也适用于重量和体积有限的应用,例如在电动车辆中。
蒋说,这种方法的另一个优点是,使用这种方法的工厂可以通过简单地增加相同的单位来扩大规模。在传统的锂离子生产中,为了降低单位成本,工厂必须从一开始就大规模建造,因此它们需要更大的初始资本支出。蒋估计,到2020年,将有2400万户能够以每千瓦时不到100美元的价格生产电池。
Venkat Viswanathan是一位不参与这项工作的卡内基梅隆大学机械工程助理教授,说新论文中提出的分析“解决了一个非常重要的问题,何时更好地建立流量电池与静态模型。......本文将作为制作设计选择和GO-NO决定的关键工具。“
Viswanathan补充说,24米的新电池设计“可以对液体电池制造进行同样的破坏,因为迷你磨机对综合钢厂做了什么。”
除蒋介绍外,电力资源文件还由研究生Brandon Hopkins,机械工程教授Alexander Slocum,伊利诺伊大学的Kyle Smith在Urbana-Champaign。该工作得到了美国能源部能源储存中心的支持,基于伊利诺伊州阿尔冈国家实验室。
图片:礼貌24米
由于电池行业购买了以前的进步,因此没有进展,
创新和技术,传统电池应该持续一生,减少危险的浪费百分之九十。贪婪的公司已经花费了数十亿美元,乘以对环境的破坏。