CATL tillkännagav ett genombrott inom litiummetallbatteriteknik
CATL, världens största tillverkare av elbilsbatterier, har tillkännagivit ett genombrott inom litiummetallbatteri (LMB) teknologi genom en statistisk analysmetod kallad Kvantitativ Kartläggning.
Vad som är känt
Resultaten publicerades i tidskriften Nature Nanotechnology. CATL hävdar att de har trätt in i ett tidigare oöverskådligt område av elektrolytstrategi. Den innovativa metoden möjliggör skapandet av LMB:er med hög energitäthet och lång livslängd, vilket löser ett långvarigt problem inom området. Den optimerade prototypen har uppnått en livslängd på 483 cykler och kan integreras i nuvarande design för att uppnå energitätheter på mer än 500Wh/kg, vilket markerar ett betydande steg mot kommersiell livskraft för LMB-applikationer inom elfordon och elektrisk flygning.
LMB:er representerar ett av de lovande områdena för nästa generations batterier på grund av deras inneboende höga energitäthet. Särskilt för högpresterande applikationer som elfordon med lång räckvidd. Men dessa batterier har länge mött en kompromiss mellan energitäthet och cykelliv. Tidigare forskning har fokuserat på att förbättra cellprestanda genom att optimera solvationsstrukturer och elektrolytsgränssnitt. Och dessa metoder har ofta kommit på bekostnad av livslängd, eftersom de misslyckats med att tillhandahålla kommersiellt livskraftiga lösningar. Begränsad framsteg har gjorts för att förstå felmoden hos LMB:er på grund av svårigheten att exakt kvantifiera förbrukningen av aktivt litium och elektrolytkomponenter under cykling.
För att övervinna detta hinder utvecklade och förfinade CATL:s FoU-team en uppsättning analytiska metoder för att spåra utvecklingen av aktivt litium och varje elektrolytkomponent över batteriets livscykel. Denna metod förvandlade en "svart låda" till en "vit låda", vilket avslöjade kritiska uttömningsvägar som leder till cellfel. Teamet fann att, i motsats till tidigare antaganden, den dominerande orsaken till cellfel inte är lösningsmedelsnedbrytning, ansamling av "dött" litium eller solvationsstörning, utan den kontinuerliga konsumtionen av LiFSI-elektrolyt salt, där 71% av det förbrukas vid livets slut. Dessa fynd betonar behovet av att bredda industriens fokus bortom Coulomb batteri effektivitet (CE), som länge ansetts vara en nyckelmåttstock för LMB, och att inkludera elektrolytens hållbarhet som en kritisk faktor för varaktig prestanda.
Baserat på dessa fynd optimerade CATL elektrolytkompositionen genom att introducera en spädare med lägre molekylvikt. Denna justering ökade massfraktionen av LiFSI-salt, förbättrade jonisk konduktivitet och minskade viskositeten, utan att öka den totala massan av den använda elektrolyten. Den resulterande LMB-prototypen, medan de uppvisade samma CE som den tidigare iterationen, fördubblar cykellivet till 483 cykler och kan användas i nya designer med energitätheter över 500Wh/kg. Enklare sagt, CATL lovar både effektiva och långlivade batterier.
Forskningen genomfördes vid CATL:s 21C Lab, som fokuserar på att utveckla nästa generations batteriteknologier. CATL har investerat totalt cirka 18,6 miljarder yuan (2,59 miljarder USD) i forskning och utveckling 2024.
Källa: CATL
