西班牙的研究团队使用激光技术设计下一代电池

生态友好，更便宜，具有更大的存储容量和更长的使用寿命：对未来的电池有很多要求。西班牙的研究团队使用激光技术设计下一代电池。

这些经验丰富的铅酸蓄电池以低成本运行了大约一个世纪，似乎无法为我们这个时代的需求提供足够的存储容量。当然，它们不是为电动汽车设计的。其他尝试如Ni-Cd(镍镉)或Ni-MH(镍金属氢化物)已被证明太弱而无法推动电动汽车。

虽然在90年代早期的商业弹出中非常昂贵，但锂离子(锂离子)技术已经变得合理，它现在可以满足许多人的驱动范围需求。全球平均每日通勤距离低于50公里。然而，研究人员表示，必须调整成本和稳定性等重要方面。

根据欧盟资助的项目Laser4Surf，科学家们正在解决其中一个参数，即锂离子电池的稳定性。“我们正在使用激光来改变集电器表面，这是电池组件之一，由金属制成。这些改进将提高电池的稳定性，从而延长其使用寿命，”物理学家MiguelÁngelMuñoz-Márquez博士解释说。西班牙阿拉瓦CIC energiGUNE高级接口分析负责人。

任何锂离子电池(电池)两端都有集电器。所述电极材料被浇铸等在每个集电体漆; 它存储锂离子并在必要时在电池运行期间释放它们。从技术上讲，激光在金属表面上的作用允许电极更好地粘附到集电器上。这可以防止任何可能引发电极从集电器分层的不希望的反应。

“这些改进还可以提高高功率负载下的电池性能。使用激光器，我们希望增加集电器的有效表面，使其能够在充电和放电过程中处理更多电子，”MiguelAngelMuñoz补充道。

目前生产电动汽车的锂离子电池足够强劲。根据制造公司的不同，汽车可以在200到500公里之间运行，而无需为电池充电。主要问题是可负担性，因为电池的成本约为汽车成本的40%或50%。“这个数字可以通过改进技术来实现，就像我们在Laser4Surf项目中所做的那样，或者通过寻找更便宜的材料。如果找到延长电池寿命的解决方案，即使它的价格更高，也会取得成功价格。电池持续时间更长，投资将得到回报，“穆尼奥斯说。

该项目的另一个重要问题涉及电池可持续性。在Laser4Surf中，研究人员跳过制造过程中的一个化学步骤：集电器的碳涂层。普通锂离子电池上的碳涂层改善了集电器的性能，例如以确保集电器和电极之间更好的电接触。“激光改变了集电器的表面，无需化学涂层。同时，激光雕刻改善了电气和机械接触，因此电池性能更好，”Muñoz解释说。

在第一次实验室测试之后，MiguelAngelMuñoz对这项研究的未来充满了希望：“在这个项目的后半部分，我们正在研究在涂装线上开发的原型，可以在我们中心的干燥室中使用。将具有手机电池的大致尺寸，并且所获得的电池可被视为工业前试验。“ 下一步是说服电池公司这些调查结果具有竞争力。“该项目的目标之一是建造能够大规模修改铜表面的机器，因此将有一个前工业原型。如果一切顺利，在不到十年的时间内，我们将能够生产它在工业规模上，“他补充道。

“改善活性材料与集电器之间的接触非常重要，这是提高电池寿命和充电性能的一种非常好的方法，”德国乌尔姆Helmholtz研究所所长Stefano Passerini教授和负责人表示。 “电源杂志”的编辑。他认为激光可能是一项成功的技术，因为现在成本较低。但是，应计算收益/成本平衡，然后才能评估研究的有效性。

“应该证明使用激光技术可以改善接触的事实。我知道其他激光应用，其中团队计划在电极上制作凹槽以增加电极厚度，即能量密度，同时保持良好这种组合对于能量存储是有益的，但所有这些方法都需要在工业规模上得到证明，“Passerini说，并补充说，除非实质性改进或节省大量成本，否则行业需要很长时间才能改变已建立的流程。明显。

Muñoz认为，尽管如此，这种研究可以为企业带来可观的成本节约。任何突破都会对电池行业产生可衡量的影响，并有助于为实验室获得更多资金，从而在这方面投入更多精力。

越来越多的科学团体投入时间研究电池。“存在各种水平的研究。首先，有公司进行的应用研究。这类研究的结果给项目的成功带来短期影响和风险。其次，有基于渐进式改进的研究，简短中期影响，风险较高，通常由技术中心开发。在这里，工作组试图提高电池容量并降低成本。最后，有中长期影响和高风险的基础研究，通常由研究中心或大学进行。他们的结果可能带来一场革命，一种范式的转变。团队可以发现一种新型高性能锂离子电池材料，一种新的生产方法，

对性能更好的电池的总体需求导致各种方式接近该主题，并且似乎比以往更需要不同级别的研究之间的协同作用。