弗劳恩霍夫ISE研究所提升电池单元的能量密度

弗劳恩霍夫ISE研究所开发出一种新的电池单元架构，旨在在重量不变的情况下使能量密度提升10%至15%。该方案采用更厚的电极，因此所需的导电材料更少。从长远来看，这可能对电动汽车领域也有重要意义。

弗劳恩霍夫ISE研究所的电池单元半自动生产流程

图片来源：弗劳恩霍夫ISE研究所

如果能够开发出在相同重量下具有更高能量密度的电池单元，那么就能在更小的空间内储存更多能量。这一方面对固定式电池储能系统有益，弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE开展的三个由联邦政府资助的研究项目正是以这类储能系统为核心。此外，相关的物理研究成果也可应用于电动汽车的驱动电池，更高的能量密度有助于提升车辆的续航里程。

至于Franhofer ISE开展的项目：该机构与多家合作伙伴共同致力于开发一种新的电池单元架构，以实现更高的能量密度。科学家们从电池单元的电极入手，将其涂层厚度提高了三倍多：原本常用的100至200微米，研究人员将其提升到了高达800微米。

能量密度提高10%至15%的电池单元

根据该研究机构的说明，由于电池类型和设计的不同，电池单元的能量密度提升了10%至15%。其原理在于：在电池单元中，电极涂层与导电层以许多薄层交替排列。涂层中含有储存能量的活性物质，而导电层则负责传导电流。如果电极变厚，所需的这类薄层以及导电层就会减少，这样在电池重量不变的情况下，就有更多空间用于放置活性物质。

“通常，电池单元的阳极和阴极——即两个电极——是由大量交替排列的薄层电极涂层和导电材料构成的，”弗劳恩霍夫ISE研究所电池单元技术组负责人奥利弗·菲茨博士解释道。“我们成功将电极涂层的厚度从以往常用的100至200微米提升到800微米，从而大幅减少了所需导电材料的数量。这样一来，活性材料就有更多的空间，根据电池类型和设计的不同，其能量密度可提高10%至15%。”

重点关注在电池储能系统中的应用

不过这一概念目前尚未达到量产阶段。据弗劳恩霍夫ISE研究所称，项目成果展现的是“一种有望实现这种新型电极与电池结构工业化应用的极具前景的方案”。这类新型电池单元不仅适用于储能系统，也适合用于电动汽车。

该研究团队在“VORAN——面向固定及移动应用的创新钠离子电池储能系统”（截至2027年6月）、“INFAB——用于固定式能量存储的锌离子电池——制造与组装”（已完成）以及“WinZIB2——可全球应用的创新锌离子电池系统”等项目中开发出了这种新的电极或电池结构，这些项目均获得了德国联邦政府的资助。