當前位置: 首頁 > 生活 > 正文

熱點!“三明治式”固態鋰電池三分鐘充滿電 商業化還需時日

2022-11-07 14:40:23 來源:

[ 業內有一種說法是全固態電池的成本比當前的鋰電池高4倍以上。 ]

固態電池技術迎來了突破。

近日,美國哈佛大學研究團隊開發了一種新的固態電池,該電池能夠循環充電10000次,有望實現3分鐘內完全充電,并且可持續使用20年。


(資料圖)

這款固態電池使用的是純金屬形式的鋰,使用固體電極和固體電解質,而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質。在實驗室中,電池原型能夠成功完成 5000至10000次充電循環。哈佛大學研究團隊對于固態鋰金屬電池的研究可追溯至去年5月,但彼時的技術停留在“10~20分鐘內完全充電,10~15年的電池使用壽命”層面上。

這款電池的設計靈感來自英式經典三明治。如果將電池想象成三明治,首先一層是面包(鋰金屬陽極),然后是生菜(石墨涂層),接下來是一層西紅柿(第一種電解質)和一層培根(第二種電解質),最后是另一層西紅柿和一層面包(陰極)。

研究團隊認為,通常其他固態設計中的鋰金屬陽極會發展出樹突狀的生長,可以逐漸通過電解質滲透到陰極,進而導致鋰離子電池短路。也就是說,鋰離子電池在使用過程中產生的樹突或枝晶是電池著火的根本原因。而三明治的多層結構可防止枝晶結構生成,在這種設計中,樹突在“生菜”和“番茄”中生長,但在“培根”處停止?!芭喔逼琳献柚怪Т┻^使電池短路,從而防止了故障產生。

“我們著手將這項技術商業化,我們的技術與其他固態電池相比是獨一無二的。在實驗室中,我們已經在電池的使用壽命內實現了5000到10000次充電循環,而現在即使是同類產品中最好的電池也只有2000到3000次充電循環,而且我們認為擴大電池技術沒有任何基本限制,這可能會改變游戲規則?!惫鸫髮W約翰·A。 保爾森工程與應用科學學院材料科學副教授Xin Li(李新,音譯)表示。

目前,研究團隊成立的初創公司 Adden Energy(艾登能源公司)宣布已獲得哈佛大學技術發展辦公室授予的獨家技術許可,用于推進該技術的商業化,其目標是將電池縮小為手掌大小的“軟包電池”,其組件封裝在鋁涂層薄膜中。不過,Xin Li去年在接受媒體采訪時表示,這項技術的商業化還需要數年時間,同時還面臨著許多挑戰。

固態電池是指采用固態電解質的鋰離子電池,其具備更高的安全性和能量密度,被認為是下一代電動車動力電池的技術方向?,F階段,固態電池在技術指標上領先于三元鋰電池。從當前產業布局來看,豐田、寶馬、大眾、現代等多家國際車企均在固態電池領域進行布局,并加大在固態電池領域的投資。此外,車企和電池制造商紛紛攜手攻堅克難,豐田正與松下公司合作,大眾則投資了美國電池初創企業QuantumScape(量子景觀公司),福特、寶馬投資了Solid Power(固態動力公司)。Solid Power的全固態電池理論上可使續航距離最高達到鋰電池的2倍,寶馬計劃于2025年之前開始對配備全固態電池的車輛進行路測,2030年之前上市。奔馳繼與Hydro Quebec(魁北克水電公司)合作之后,現在還與Factorial Energy(階乘能量公司)共同研發固態電池。

不過,目前還未看到量產固態電池搭載在汽車上。早在2011年,豐田就表示將在2015年至2020年推出固態電池,其認為固態電池將完全彌補新能源汽車的續航里程難題,同時還能大力推動新能源汽車普及速度。然而,時至今日,固態電池依舊未能得以正式應用,豐田預計2025年才將實現大規模量產應用,LG新能源則預計2026年實現全固態電池量產。

“對于全固態電池,目前仍存在一些技術難點?!备吣軙r代CEO董思曉在接受第一財經記者采訪時表示,一是電解質的批量化、低成本化、穩定化合成問題一直未能有效解決,二是固-固界面問題導致的內阻大的問題未得到解決,三是相應的設備、工藝尚未定型。

其中,固-固界面的問題分為物理層面和化學層面,在物理層面,粉體顆粒在電池充放電循環中會發生體積變大或變小,由于不含有液體,顆粒與顆粒之間、層與層之間容易產生縫隙,帶來接觸不良,影響離子和電子的傳輸,電池內阻就會增加,在充放電過程中就會發生極化問題,導致倍率性能下降。在化學層面,如果硫化物電解質材料選型不好,硫化物電解質容易與正負極材料、導電劑、黏接劑材料發生化學反應,因此在電化學環境下,就會在界面上產生鋰離子電導率比較低的反應產物,導致電池內阻增大,電池倍率性能降低。

業內有一種說法是全固態電池的成本比當前的鋰電池高4倍以上。伊維經濟研究院研究部總經理、中國電池產業研究院院長吳輝認為,因為沒有量產,所以沒法去比較成本,但是現在這些半固態電池的成本都在1元/Wh以上,而液態鋰電池電芯的成本大約現在0.7~0.8元/Wh(以三元為主)。全固態電池量產時間可能在2030年。

中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高此前談道,材料這種事,要厚積薄發,固態電池真正投入大規模商業應用大概的時間是在2025~2030年之間。

標簽:

上一篇:世界動態:半導體視覺檢測和裝片技術設備研發制造商華恒半導體開業
下一篇:天天微動態丨2030年美國所售汽車中電動汽車有望超過50%
日本黄网站三级三级三级,国产精品区一区二区三在线播放,国产精品无码亚洲字幕资源,玩弄邻居少妇高潮潮喷的经历