法国超级电容器企业Nawa让锂电池密度提升三倍

法国 Nawa Technologies 公司表示，其已经研发出了一种新型电极设计，有望从根本上提升现有和未来电池的化学性能。此前，该公司已经在超级电容器市场被人们所熟知。但现在，相同的技术也被运用到了锂离子电池上。除了高达 3 倍的能量密度、10 倍的性能，它还具有更快的充电速度、高达 5 倍的电池寿命、以及相当不错的成本效益。

3D 纳米结构电极具有诸多优点（来自：Nawa Technologies）

研究重点在于电极中活性物质的保持方式，以及离子传递电荷时的行进路线。以当前典型的活性碳电极为例，其主要由粉末、添加剂和粘合剂混合而成。

在使用碳纳米管的情况下，其通常以“缠结的意大利面”的形式粘在上面，从而为载流离子提供了一个随机、混乱、且经常被阻塞的路径（在负载下流向集电器）。

The world's fastest electrode（via）

另一方面，Nawa 的垂直排列碳纳米管方案，可打造出像梳子一般的阴极或阳极结构，在每平方厘米面积下生长出数千亿个笔直的高导电性纳米管。

然后可将这些被牢牢固定在细小电极上的碳纳米管都涂上活性物质（锂离子或其它），从而极大地减少电荷进入或离开电池所需行进的距离。

刚性垂直结构可有效提升功率 / 能量密度 / 充电速度 / 电池寿命。

由于每个锂斑点都或多或少地黏附在起着直接公路（或部分集电器）作用的纳米管上，离子的平均自由行程可大幅减少。

公司创始人兼首席执行官 Pascal Boulanger 表示，借助这一新方案，锂离子只需在材料上移动几纳米、而不是常规电极的数微米。

放电状态示意

于是乎，Nawa Technologies 能够从根本上提升新型锂离子电池的功率密度。即便是较小的电池，亦能够达成 10 倍于以往的充放电性能。搭配合适的充电基础设施，可在 5 分钟内将电量从 0% 补充到 80% 。

得益于超轻的纳米支架、以及较少的粘合剂 / 添加剂空隙，电池本体还可以做到更加轻便紧凑（2~3 倍的体积重量改良）。此外刚性纳米管阵列和广阔的表面积，可极大缓解随时间而导致的性能衰减（5 倍寿命）。

最后，Pascal Boulanger 表示，通过与锂电企业的合作，该公司计划让采用部分新技术的产品于 2022~2023 年在市场上小试牛刀。