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这种硅基电池在经过1000次循环后仍保留了83%的容量,但仅能在10巴的压力下实现。

这种硅基电池在经过1000次循环后仍保留了83%的容量,但仅能在10巴的压力下实现。

Fraunhofer ISE在StrOboBatt项目中测试了自行研发的、采用富硅阳极的25 Ah袋式电池。在经过1000次完整充放电循环后,其容量仍保持在83%以上,超过了被视为商业应用最低标准的80%阈值。如果这一成果能够应用于量产电池,相同电池重量的汽车将拥有更长的续航里程。

硅虽性能优异,但易膨胀

阳极中的硅能使电池的能量密度高于石墨。问题在于,充电时它会吸收锂离子,导致体积膨胀甚至达300%,而放电时又会收缩。石墨的体积变化范围仅为10-12%。这种剧烈的膨胀收缩会破坏电极间的电接触,并加速电解质的降解,因此含硅电池通常会过早老化。

德国人使用了硅碳复合材料,它占阳极活性材料的51%。他们将这种材料与富含镍的阴极结合在一起,并在工业试点生产线上了实现这一设计。

压力与充电功率会影响性能

机械压力被证明是关键因素。在1000 kPa(约10巴)的轴向压力下,电极在充放电过程中的接触状态依然稳定;而在300 kPa(约3巴)的压力下,其有效容量下降速度明显更快。现有资料并未说明如何在汽车系统中实现这样的压力,也未提及这在重量和结构设计上会带来多少成本。

在接近实际驾驶条件的动态测试中得出的第二个结论是:在高功率工况下,容量下降速度比在实验室的温和测试循环中更快。未来汽车中的电池管理系统必须将这一因素考虑在内。

实测值为280 Wh/kg,计划目标为330 Wh/kg

经测试的电池单元能量密度达到了280瓦时/千克。330瓦时/千克这一数值是弗劳恩霍夫ISE机构针对优化后的大规模生产所给出的估算值,并非实际测量结果。该机构称,这一数值比目前的NMC和NCA电池高20-35%,是LFP电池的两倍多。

该机构还将这一数值换算到了汽车上。在电池重量相同的情况下,汽车的储能容量可从目前的约75千瓦时提升至近100千瓦时,而中型车的实际续航里程则可从约450公里增加到600公里以上。这只是基于能量密度的计算,而非在真实汽车上的测试结果。

此外还有原材料方面的问题。目前石墨主要从国外进口到欧洲,而硅则可以在该地区通过合成方式获取和制造。该机构认为,这有助于将部分附加值留在欧洲境内。

目前这只是单个25安时的电芯,而非用于汽车的电池组。相关资料中未提及上市时间、电芯成本以及合作伙伴信息。关于10巴的压力是否能与汽车电池结构相兼容的问题,答案还有待揭晓。

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