突破

不再有重金属?新的IBM电池化学的研究可以解决矿物采购担忧

IBM电池,不含钴,锂离子
IBM
甲差分电化学质谱(DEMS)系统中的IBM Research实验室电池,其测量的是已经从一个电池单元充电和放电循环过程中放出的气体量。

可充电锂离子电池是——或者可能是——许多清洁能源技术的核心,从更高效的移动电话到更好的电动汽车,再到分散式电网解决方案。一个报告上周发布的报告预测,从现在到2025年,这个市场可能会经历22.6%的复合年增长率,这是由那些应用程序和其他尚未商业化的应用程序推动的。

一些技术问题仍然与这项技术有关,比如它是否能够为卡车等重型应用提供足够的电量,或者在不变得太大、太笨重的情况下提供持续数天(而不是几分钟)的备用方案。除此之外,人们普遍反对加大对各种尺寸锂离子电池的依赖,反对的理由是制造锂离子电池所需材料的长期可获得性,以及提取锂离子电池的方法,这些方法往往存在问题。

IBM研究中心,主场与半导体制造了诸多突破,硅谷臂鼓吹材料科学创新能够袭击与企业担心这两个问题的心弦。IBM的科学家在实验室电池有说,他们已经创建了一个使用免费的钴和镍的阴极,这是在电池的多个原型越来越短缺

钴是特别有问题的。靠近世界钴供应的60%,从目前刚果民主共和国(DRC)起源,它不是简单的弄清楚发生了什么从那里来。确实,过失致人死亡和伤害诉讼由国际维权人士在十二月中旬起诉科技公司苹果,谷歌,戴尔,微软和特斯拉指责五家公司加上从非法使用童工DRC矿山购买钴的其他被告。

IBM电池,不含钴,锂离子
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一名IBM研究员在IBM电池研究实验室工作,为更可持续的电池技术组合和测试独特的材料和配方。

在事先准备好的声明中,苹果和戴尔否认有意从非法采矿者手中购买产品,并承诺将继续监控他们的供应链,以防出现侵犯人权的情况。但这一争议给严重依赖锂离子技术的公司带来了新的压力,这些公司目前和未来的收入主要来自于确保其货源的可行性。

进入IBM的新发现。在一篇关于这些实验的博客中,IBM研究公司下一代电池材料创新部经理Na Young-Hye,写了

用于这种电池的材料是能够从海水中提取,铺设地面为侵入性较少的采购技术比现有材料的开采方法。

正如有前途的,因为这新电池的组成是它的性能潜力。在初始测试中,它证明了它可以被优化为在超越多个单独的类别,包括更低的成本,更快的充电时间,更高的功率和能量密度,强有效和低可燃性的锂离子电池的功能。

这是一个听起来很棒的利益交响乐。因此,IBM联合了三家公司来进一步研究也就不足为奇了:梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)的北美研发部门;电池电解液供应商Central Glass(20年IBM合作伙伴);以及制造业初创公司Sidus Energy。

“这三家公司正在共同努力,试图让这个在短短的时间尽可能实现商业化,”化学和材料的高级经理在研究IBM研究鲍勃·艾伦说。

虽然IBM的博客是技术细节轻,艾伦说,碘是新化学的一个重要组成部分。元素是在海洋蔬菜如海带,还有扇贝,虾和鳕鱼为主。

一个关键的突破能够使用的阴极和电解质的组合具有高闪点,这意味着使用的材料理论上不易燃的是锂离子电池。

下面是IBM对化学的纽扣电池大小的版本测试,其他三个结果:

  1. 只需不到五分钟就可以达到80%的充电状态
  2. 超过800瓦时/ L的能量密度,可媲美状态的最先进的电流锂电池
  3. 超过90%的能源效率(节能率的措施放电电池过什么需要给它充电)

To be clear, there’s a whole lot of testing to be done to probe the viability of these materials and where they might be appropriate to use —not just different sizes but also different formulations and different variables, such as what would happen under different temperature conditions. And no one’s talking timeframes. "Transformative technologies need to be able to scale," Allen said.

但是考虑到这个IBM试验台的历史和它的其他发明,比如原子力显微镜落后于许多半导体,固态物理以及近年来分子生物学的进展,这些实验可能罢工与电池技术持怀疑态度的共鸣。

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