通过用液化气体替代传统锂离子电池中的液态电解质,South 8 Technologies 的电池性能拥有了创世界纪录的宽温域范围:-60°C~+60°C。
South 8电池创温度性能世界纪录:-60°C 至 +60°C(图源:South 8 Technologies)
突破始于朴实的好奇心。例如, 加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)一项激动人心的电池突破,就始于一位研究生对那些用来清洁键盘的小罐压缩空气的思考。然而,若没有大学生态系统提供支持、资源和探索自由,这类初步想法鲜有机会成为颠覆性力量。值得庆幸的是,借助这种能动性,对压缩空气的好奇心催生了一项前景广阔的新型电池技术,该技术有望扩展电池的性能、安全性和多功能性。以下便是该故事的部分内容,我们从电池背景说起。
当前电池行业亟需重焕活力。数十年历史的技术与我们近期的部分进展(如电动汽车)或更极端环境的要求并非总能理想匹配。幸运的是,一些公司正在孕育具有潜在开创性的构想。
初创公司南方八技术公司(South 8 Technologies)便是其中之一,该公司由加州大学圣地亚哥分校的校友领导并联合创立。South 8的成名之处在于其获得专利的液化气体电解质(Liquefied Gas Electrolyte, LiGas®)技术, 该技术被《时代》周刊评为2024年200项最佳发明之一。通过用液化气体替代传统锂离子电池中的液态电解质, South 8电池的性能拥有了创世界纪录的宽温域范围:-60 °C 至+60 °C(相比之下,传统锂电池仅能在0 °C或-10 °C以上正常工作)。此外,其单体电池能量密度更高,且更安全。
South 8 联合创始人兼首席科学官:加州大学圣地亚哥分校校友赛勒斯·鲁斯通吉(2015届博士)(图源:South 8 Technologies)
据South 8首席科学官、加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院博士校友(2015届)赛勒斯·鲁斯通吉(Cyrus Rustomji)介绍,这类电池所需材料,包括商业现货的工业气体,现今皆可大规模本土生产,无需依赖国外。鲁斯通吉与同为 纳米工程专业的校友Jungwoo Lee共同创立了South 8公司。
以下是《科技简讯》(Tech Briefs)对鲁斯通吉的专访节选,内容经过编辑以确保精炼清晰。
《科技简讯》:您为何会与Jungwoo Lee共同创立South 8?
鲁斯通吉:目前锂离子电池技术在满足低温环境下的客户需求方面存在空白,而铅酸电池和柴油燃料仍在这些领域占据主导。我们很早就意识到,所开发的液化气体( LiGas)电解质技术能契合这些要求,并有望成为整个行业中极具价值的产品。
《科技简讯》:我读到文章提到,“如今该公司正获得一些关注。例如,因其电池能为超寒地带无线电通信等国防应用供电,团队正与美国陆军签订合同。鉴于这些电池有望改善电动汽车市场,汽车公司也在投资。”我的问题是:能否请您详细说明合同/投资事宜?
鲁斯通吉:国防工业特别看重 LiGas在安全性和低温运行方面的性能优势。这些优势将提升电池的标准化程度以及士兵在全球环境下的作战能力,并减少跨不同任务管理多种电源的必要性。除改进的安全性和寒冷天气运行性能外,电动汽车行业期待提升能量密度和快充能力,而LiGas在这两方面具有显著优势。更具体地说,我们最近 已与陆军签订了总值800万美元的合同,旨在推进(美国)国内锂离子电池生产和极端气候军用电池组的原型开发。我们的主要投资者包括 洛克希德·马丁风险投资(Lockheed Martin Ventures)和 保时捷风险投资(Porsche Ventures)。
South 8 员工研制液化气体电池:替代液态电解质,突破温度极限(图源:South 8 Technologies)
《科技简讯》:开发该电池过程中,您面临的最大技术挑战是什么?
鲁斯通吉:为确保能简便地整合到传统制造工艺和客户电池包中,我们的技术团队力求遵循标准制造流程和电池规格尺寸。开发能满足这些要求的加压电解质注入系统和电池硬件是一项艰巨的技术挑战,但事实证明这很值得,因为我们目前的客户正享受着无缝采用 LiGas电池的便利。
《科技简讯》:你们的电池与传统锂离子电池有何不同?
鲁斯通吉:锂离子电池包含四个主要部件:正极、负极、电绝缘隔膜和电解质。电解质如同电池的“血液”——传统电解质由液态溶剂组成,负责在电极间运送锂离子。 South 8开发的液化气体(LiGas)电解质,使用的材料在常压室温下通常呈气态,但可在适度压力下液化用作电池电解质的溶剂。类似于您烧烤用的丙烷储气罐,或清洁电子产品的“罐装压缩空气”清洁剂。得益于电解质的超低冰点、低粘度和化学稳定性,我们的技术实现了电池在寒冷天气下的运行、快速充电以及更高电压的输出,从而提供更强的功率和能量。
《科技简讯》:你们是否有进一步研究/工作等的既定计划?若无,接下来的步骤是什么?
鲁斯通吉:尽管我们兴奋地看到技术正以 LiGas电池的形式开始融入早期应用,但我们更期待LiGas电解质能进入电动汽车和储能系统等更广阔的市场。要推动这些市场,不仅需要技术卓越和消费者信心,还须降低成本、保障供应链安全和建立全球合作伙伴关系,这正是South 8当前努力的方向。
《科技简讯》:对于旨在实现研究构想的研究人员(广义而言),您有何建议?
鲁斯通吉:做你所爱之事,爱与你同行之人。将新想法推向市场不是短跑冲刺——而是一段旅程。务必轻装简行,乐于调整方向,并组建一个能互补技能、携手共赴胜利终点的团队。
本文原发表于:SAE Media - TechBrief