哥倫比亞大學工程與應用科學學院的研究人員聲稱，他們開發出一種新型凝膠電解質，有助於穩定無陽極鋰離子電池。這應該能提高這項新興電池技術的安全性與壽命，同時為製造商節省成本。

無陽極鋰離子電池的研究已進行多年，去年韓國一個研究團隊便採用無陽極鋰金屬電池架構，在不增加電池尺寸的情況下將其體積能量密度提高了一倍。

移除陽極可以釋放出更多的內部空間，從而允許在相同體積內塞入更多活性材料。根據 Interesting Engineering 的說法，這就像設法在相同大小的油箱中擠入更多燃料。

該技術面臨的主要問題一直是安全性和電池壽命，因為無陽極鋰金屬電池在充電過程中容易出現鋰沉積不均勻的問題。

這意味著鋰可能會形成尖銳的針狀結構（稱為枝晶），這些枝晶可能會刺穿內部組件，導致危險的短路和熱失控事件。

然而，根據 Interesting Engineering 的報導，引用了最初發表在期刊 Joule 上的研究發現，哥倫比亞大學工程與應用科學學院的研究人員在凝膠電解質中找到了解決這個問題的方法。

為了更深入地探討技術細節，該團隊在其電解質設計中使用了「一種寄生的抗鹽聚合物網絡」，這種網絡「選擇性地排斥鋰離子，同時吸引溶劑分子」。

用相對簡單的說法，這種凝膠電解質在奈米尺度上被劃分為不同的成分。這使得鋰表面能夠形成一層保護層，防止有害枝晶的形成。

在實驗室實驗中，研究人員發現，在近乎真實世界的條件下，該凝膠電解質仍能保持超過80%的容量，同時提高了電池的熱穩定性，這意味著電動車在加熱或冷卻電池組以達到最佳工作溫度時所消耗的能量會減少。

據說，該凝膠電解質在經過廣泛的鑽孔測試後，也沒有發生任何熱失控。相比之下，使用傳統液體電解質的電池在測試中起火或爆炸。

在實際應用中，研究人員認為，無陽極鋰離子電池中的凝膠電解質可以為電動車電池組帶來更高的能量密度、更長的壽命和更安全的操作——而且無需開發全新電解質配方的成本。

關於電動車未來的許多討論都圍繞著固態電池組，這被稱為解決許多電動車問題的「聖杯」，例如充電速度慢、續航里程差、電池組過重以及持續存在的安全問題。

但這項技術仍處於非常初級的階段，儘管一些中國公司聲稱正在推動其量產，但它仍然比目前的鋰離子產品昂貴得多。

Volvo EX60 的產品線副總裁 Akhil Krishnan 解釋說：「鋰離子技術還有很大的發展空間。當然，我對固態電池的未來感到興奮，但我們已經在鋰離子電池方面取得了巨大進展。」

Volvo 與電池軟體公司 Breathe 合作，該公司利用模擬和模型來幫助充分發揮電動車電池的潛力，Volvo 已證明鋰離子技術的實力。即將推出的 Volvo EX60 擁有超過 500 英里的 WLTP 續航里程，並在所有條件下都能保持穩定的快速充電速度。

Breathe Battery Technologies 的聯合創始人 Yan Zhao 表示，說服下一批 25% 的購車者購買電動車將是一項艱鉅的任務。「他們的購買決策將非常注重價格。」他說。

這正是鋰離子電池的改進可以提供幫助的地方，因為它可以在不將新興電池技術的成本轉嫁給客戶的情況下，實現更長的續航里程和更快的充電速度。

正如內燃機一樣，即使經過一個多世紀，性能和效率仍在不斷提高，專家預計，在未來三到五年內，鋰離子技術只會變得更好。

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