独家:加拿大西部不断发展的电池研究集群中出现的热门想法

继续电动自主的电池背后系列,我们参观了加拿大西部电池联盟和创新中心,该中心正在利用艾伯塔省寒冷的冬季气候进行研发

卡尔加里大学校园在阳光明媚的日子里看起来似乎是一个诱人的地方。

但在气温为零下、狂风呼啸的情况下,人行道上几乎没有学生,因为水平雨夹雪——后来预计会在一夜之间积雪达到 15 厘米——迫使所有人都呆在室内。

最终踏上 Science B 的大门是很艰难的,这里的一项跨部门倡议正在巩固和发展艾伯塔省的电池行业。

由 Venkataraman Thangadurai 教授领导的加拿大西部电池联盟和电池创新中心有一个明确的目标:成为世界上寒冷天气电池化学专家

“我们制造的电解质可以使电池在低至 -30 摄氏度的温度下高效运行,”Thangadurai 说道。

“我们已经做出了一些非常有前途的改进,包括:防火安全、极低温运行以及将锂离子电池的使用寿命延长至 10 年。我认为我们已经解决了当前锂离子电池技术的主要问题。”

加拿大西部电池联盟

如果您在第一次阅读“加拿大西部电池联盟”时一片空白,那么您并不孤单。

按照行业标准,WCBC还只是一个婴儿。它于 2021 年正式启动,致力于利用阿尔伯塔省的矿产资源以及卡尔加里大学和阿尔伯塔大学的人才,将该省定位为加拿大电动汽车电池供应链的关键利益相关者。

“WCBC 的目标是在整个机构范围内开展工作,采用加拿大几所大学的世界一流的电池技术研究……WCBC 将开发安全、坚固、高能量密度的固态电池,其能量密度约为当前一代电池的五倍。锂离子电池 (LIB)”,WCBC 网站总结道。

在 WCBC 内部,Thangadurai 位于加州大学的实验室是跨学科电池创新的焦点。

“超级电解质”

Thangadurai教授的头像
Venkataraman Thangadurai,卡尔加里大学物理化学教授 照片:Venkataraman Thangadurai

Thangadurai 是 WCBC 一位谦虚的组织负责人。在谈话中,他说话轻声细语,态度恭敬,更喜欢让他实验室的研发成果自己说话。

在电池开发领域有很多关于“最伟大”和“最好”的说法。有时,感觉就像每个利益相关者都在挑选自己喜欢的小马,并试图围绕它创造尽可能多的传说。

但是,在 Thangadurai 的实验室里,语气有所不同。在专注于实现某个预设结果的环境中,一种好奇心的气氛消失了。但即便如此,有时还是值得吹响号角的突破。

Thangadurai 的团队在 30 年职业生涯的大部分时间里对电池化学进行了修改,最终发现了能够适应寒冷天气的不易燃的“超级电解质”。

当 Thangadurai 实验室取得突破后,他们迅速创建了一家名为 Superionics 的衍生电池技术和电池测试初创公司。

通过 Superionics,T​​hangadurai 和他的研究人员能够增强他们开发的液体电解质在寒冷天气下的性能,对其在不利情况下的稳定性进行压力测试,并延长电池的使用寿命。

Thangadurai 将这种长寿命、低温电解质称为“改变游戏规则的电池技术”。

“如果你认识对下一代电解质感兴趣的人,如果在加拿大有一个地方你可以买到它,那就是卡尔加里,”他说。

多元化研究

如今,一些电池研究人员或实验室喜欢只专注于一种类型的电池。

有了像“超级电解质”这样的看似金券,我们很容易放弃其他一切来研究这项技术。但 Thangadurai 不喜欢或不想把他实验室的所有鸡蛋放在一个篮子里。

他的团队为未来的锂和钠金属电池开发了几种新型固态电解质和元素阳极。

“这些金属电池是电池界的终极梦想,”Thangadurai 说。

他在电池行业拥有足够的工作经验,认为可能没有灵丹妙药、电池“超级化学”或形式能够满足每种应用的需求。

然而,在交通方面,Thangadurai 确实对电池电动汽车做出了预测:“未来绝对是带有金属阳极的热稳定电解质。”

不过,使用固态电池的车辆更像是一个长期愿景。

与此同时,Thangadurai 和他的研究团队正在尝试(并成功)几种临时解决方案。

“我们研究了多种不同类型的电池化学成分,包括液流电池、锂硫电池、无阳极电池和固态电池,”Thangadurai 解释道。

除了电池化学之外,WCBC 还致力于固体氧化物燃料电池。让一名研究人员在一个工作台上研究尖端电池化学,而另一名研究人员在他们后面的工作台上研究燃料电池是相当标准的。

“[我们]实际上正在与一家美国公司合作建造和测试燃料电池,”Thangadurai 向正在拆解指定为实际燃料电池的圆柱形物体的研究人员点头说道。

“这个项目得到了日产的支持。”

行业合作伙伴

尽管 WCBC 品牌知名度尚未成为主流,但 Thangadurai 正在加班加点地建立行业联系,他希望这将确保该中心的声誉和未来。

随着研究人员联盟联合起来,正在开展研究领域,并完成第三方测试(由位于新斯科舍省的电池测试实验室 Novonix 完成),Thangadurai 来年待办事项清单上的主要项目之一是为 WCBC 建立行业合作伙伴关系。

每项研究工作都很昂贵,但由于实验室需要专门的设备和技能,电池研究尤其如此。WCBC 正在寻求的是一种更深入的合作伙伴关系,也许理想的情况是能够反馈到加拿大制造的电池供应链循环中。

“我们在世界各地以及地区范围内都有很多合作,”Thangadurai 说。

“[WCBC] 正在寻找投资者将其从实验室带到外面的地方。我们现在已经准备好改变世界了。”

 

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