如果问未来学家,哪些材料有潜力以各种方式让我们的生活变得更美好,那么最终的候选名单很可能会包括石墨烯。
石墨烯已经成为许多领域初创企业的热门词汇,而它在Lyten的锂硫电动汽车电池中占据了中心位置。
Stellantis Ventures周四宣布了一项未披露的投资,将使Stellantis和Lyten能够利用这些电池和这家加州初创公司的其他技术共同开发解决方案。
它还声称自己在供应链和环境方面也有一些优势。两家公司表示,Lyten电池“有望成为全球市场上排放最低的电动汽车电池”。
Stellantis和Lyten - 3D石墨烯
据Lyten的首席可持续发展官基思·诺曼(Keith Norman)称,Lyten目前表示,与NMC电池相比,该电池在制造过程中的碳足迹降低了60%,该公司正在制定一项计划,以降低碳足迹,实现碳中和。
该公司还表示,在未来,它将能够提供锂离子电池两倍以上的能量密度。
长期以来,锂硫电池一直被视为一种具有强大潜力的化学物质,但在循环寿命、降解和可制造性方面存在现实障碍。回顾过去十年,专家们一直认为锂硫电池技术将在2030年左右实现商业可行性,如果一切顺利,Lyten的技术可能处于领先地位。
回顾过去,澳大利亚的研究人员在2020年报告说,他们也看到了锂硫电池将电动汽车续航里程提高一倍的潜力,但他们面临着循环寿命短的问题。其他研究人员成功地引入了锰纳米片复合材料来控制这种不受欢迎的“穿梭”行为,但这带来了制造问题。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员克服了“硫-氧化石墨烯纳米复合阴极”的问题,但其可制造性似乎也成为阻碍。
Lyten演示3D石墨烯
为什么锂硫这次可能会起作用
Lyten声称自己是“可调3D石墨烯超级材料的先驱”,该公司表示,正是这种材料使锂硫电池的化学性质成为可能。
对于它的电池来说,石墨烯有助于将硫原子固定在适当的位置,并防止它们在充电和放电时来回穿梭。其次,它有助于通过3D纹理实现更大的能量密度。
为了让石墨烯从碳原子的平面薄片变成这里有用的东西,它使用了一种“受专利保护的反应堆技术”将平面结构转化为“三维碳形状和结构”——就像拿一张纸并把它揉皱一样。根据诺曼的说法,这将反应性提高了几个数量级,并允许公司调整材料以满足其需要的特性。
该公司还表示,它可以以碳负的方式大规模生产3D石墨烯,同时考虑到电池的所有其他方面,它可以提供“世界领先的碳足迹”。
STLA大型平台- Stellantis电动汽车
电动汽车电池技术可以走向全球
该公司还表示,这项技术很适合在全球推广,部分原因是它简化了材料清单。
虽然3D石墨烯听起来很奇特,但这些锂硫电池的阴极不需要镍、钴或锰,这为汽车制造商和电池制造商在金属和矿物采购方面减轻了巨大的负担。
Lyten用天然气(甲烷)制造石墨烯,他们说这个过程是负碳的(因为它会产生氢气作为副产品)。那种天然气储量丰富。作为采矿业的废物,硫也是如此。这有助于简化供应链,消除一些地缘政治风险。与此同时,该公司表示,锂投资在全球范围内相当分散。
由于成本较低,Lyten相信它具有诺曼所说的“大众电池化学”——尤其是当你考虑到,容量相同,它可以减轻电动汽车的重量。
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Lyten还在研究松下或三星SDI等大型电池制造商已经生产的各种形状因素,首先是常见的18650格式的圆柱形电池,然后是袋状电池,最终可能是棱柱形电池。因此,它们将能够适用于各种各样的应用,包括潜在的航空航天和最后一英里的交付。
此外,该公司表示,它可以在与现有镍基电池系相同的设备上制造。
不需要新的电动汽车电池工厂
该公司首席执行官兼联合创始人丹•库克表示:“我们已经能够开发出锂硫解决方案,基本上可以在现有的制造技术生产线上生产,只需要进行一些非常适度的修改。”“我们估计,为了处理锂硫结构,生产线本身的直接成本约为10%至15%。”
Lyten刚刚在圣何塞开设了一条试点锂硫电池生产线,并将很快向客户交付电池进行测试和认证。这条生产线的目标是每年生产约20万个电池,并对设备和生产过程进行测试,但它希望在本世纪后五年建立一条千兆瓦级的生产线,以加快电动汽车的普及。
库克表示,该公司希望首先在美国部署其技术,然后随着公司的发展在欧洲和其他地区部署。
除了电池,Lyten还与Stellantis合作开发新一代传感器,并利用其石墨烯制造轻质复合材料,以帮助减轻车辆重量。
对Lyten的投资完全是Stellantis“大胆前进2030”战略计划的一部分,其目标是到2030年将二氧化碳排放量减少一半,到2038年实现净零排放。它的A轮融资为1.6亿美元,而Stellantis是其B轮融资的重要组成部分。
斯特兰提斯的目标是到2038年实现净零碳排放
21世纪20年代后期的产量?
斯特兰提斯计划在2020年下半年将这种电池整合到其电动汽车平台中。
Lyten说,它已经达到了等于甚至高于锂离子电池的密度,但在循环寿命方面,它仍然是一项正在进行的工作,每季度一次,Stellantis和两家公司都认为这是需要做的工作。美国和欧盟的监管机构可能会在未来十年对电池退化和循环寿命进行监管,因此在这项技术商业化之前,必须找到解决方案。
这是未来流行的电动汽车电池技术吗?如果不进一步推动它的制造,就无法知道答案,而且它可能有潜力超越我们所知道的锂离子电池。