杰夫·達恩(JeffDahn)位于加拿大哈利法克斯達爾豪西大學(xué)(DalhousieUniversity)的電池實(shí)驗室因與特斯拉的關(guān)系而聞名，目前正在研究一種新的鋰離子電池化學(xué)物質(zhì)。新型電池將使用摻雜鎢的單晶無(wú)鈷陰極，以提高性能并延長(cháng)生命周期。

特斯拉被認為是鋰離子電池技術(shù)最先進(jìn)的公司之一。其車(chē)輛中安裝的電池是市場(chǎng)上性能最好、最耐用的電池之一。很少有人知道，特斯拉在這一領(lǐng)域的諸多技術(shù)成就都歸功于鋰離子電池開(kāi)發(fā)先驅杰夫·達恩(JeffDahn)。Dahn在20世紀70年代末開(kāi)始研究鋰離子電池，現在領(lǐng)導加拿大哈利法克斯達爾豪斯大學(xué)的一個(gè)電池研究實(shí)驗室。

得益于2015年簽署的合作協(xié)議，達恩和他的團隊與特斯拉有著(zhù)密切的聯(lián)系。自2016年以來(lái)，特斯拉已經(jīng)資助了達爾豪斯的幾項電池研究工作。特斯拉的至少六項鋰離子電池專(zhuān)利申請將達恩和他的團隊成員列為共同發(fā)明人。如果達恩成功地將其最新研究轉化為商業(yè)產(chǎn)品，我們很快就會(huì )在這個(gè)列表中添加另一個(gè)。

根據《電化學(xué)學(xué)會(huì )雜志》上發(fā)表的一篇論文，杰夫·達恩和他的團隊正在研究一種獨特的不含鈷的單晶陰極。已知單晶電極比NMC電池中的多晶電極具有更長(cháng)的生命周期。原因是多晶材料會(huì )產(chǎn)生顆粒微裂紋，從而顯著(zhù)縮短電池的壽命。單晶材料即使在超過(guò)1,000次循環(huán)后也幾乎沒(méi)有出現微裂紋。

盡管如此，它們仍然非常昂貴，占整個(gè)電池成本的76%和電池組成本的55%。這對商業(yè)規模采用單晶電極構成了嚴重障礙。達恩和他的團隊提出了一種通過(guò)消除化學(xué)物質(zhì)中昂貴的鈷來(lái)降低成本的解決方案。

其結果是一種無(wú)鈷、單晶層狀氧化物正極材料，稱(chēng)為NM64，因為它含有60%的鎳和40%的錳。特斯拉現在使用的是NMC811化學(xué)物質(zhì)，因此將鎳含量從80%減少到60%可以進(jìn)一步降低成本。

有趣的是，單晶NM64陰極是通過(guò)簡(jiǎn)單的全干法合成工藝生產(chǎn)的，不需要水，不需要中間化學(xué)品，并且產(chǎn)生很少的廢物。這與特斯拉為4680電池開(kāi)發(fā)的干電極工藝不同。研究表明，該電池具有高達4.4伏的優(yōu)異高壓穩定性。研究還發(fā)現，在陰極添加0.3%的鎢涂層可??以提高循環(huán)穩定性。

新的陰極材料生產(chǎn)起來(lái)很簡(jiǎn)單，目前的商業(yè)制造設施可以相對容易地采用該工藝。這將降低制造陰極所需的復雜性、成本和時(shí)間。這個(gè)調查表明盡管每個(gè)人都在大肆宣傳固態(tài)電池，但舊的液體電解質(zhì)鋰離子電池仍然有生命力。不過(guò)，要在特斯拉電動(dòng)汽車(chē)上看到這項技術(shù)可能還需要一段時(shí)間。

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