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，据称在相同重量下能实现10%至15%更高的能量密度。该方案采用了更厚的电极，从而减少了集流体的需求。这一技术也可能对电动汽车领域具有应用价值。

弗劳恩霍夫ISE研究所的电池单元半自动化生产

图片来源：弗劳恩霍夫ISE研究所

在保持相同重量的同时开发出能量密度更高的电池单元，能够让更多的能量存储在相同的空间内。这对于固定式电池储能系统而言具有显著优势，这也是德国联邦政府资助的三个研究项目在弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE所关注的重点。这些研究获得的物理见解也可应用于电动汽车的牵引电池，更高的能量密度有望延长车辆的续航里程。

在弗劳恩霍夫ISE的研究项目中，该研究所与多家合作伙伴共同开发了一种能够实现更高能量密度的电池单元新架构。研究人员重点改进了电极，将其涂层厚度提高了三倍以上：从以往常见的100至200微米，提升到了高达800微米的涂层厚度。

能量密度提升10%至15%的电池电芯

据该研究机构称，根据电池类型和设计的不同，这使电芯的能量密度提升了10%至15%。其原理在于，电池电芯中电极涂层与集流体以许多薄层交替排列。涂层中含有储存能量的活性物质，而集流体则负责传导电流。通过加厚电极，所需的这类层数——以及集流体的数量——就会减少，这样在保持相同电芯重量的前提下，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——由许多交替排列的薄层电极涂层和集流体构成，”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的100微米提升到200微米，甚至可达800微米，从而大幅减少了所需集流体的数量。这样一来，活性物质就有更多的空间，根据电池类型和设计的不同，能量密度可提高10%到15%。”

聚焦电池储能系统应用

然而，这一概念尚未准备好投入批量生产。据弗劳恩霍夫ISE研究所称，该项目的研究成果反而表明“为这种新型电极与电池结构的未来工业化发展提供了一种极具前景的途径”。这些新电池尤其适用于电池储能系统（BESS），同时也适合用于电动汽车。

该研究团队是在“VORAN——面向固定及移动应用的创新钠离子电池储能技术”（持续至2027年6月）、“INFAB——用于固定式储能的锌离子电池：制造与组装”（已完成）以及“WinZIB2——可全球部署的创新锌离子电池系统”等项目中开发出这种新型电极与电池设计的，这些项目均获得了德国联邦政府的资助。