固态电池最新技术,固态电池将量产

决定固态电池性能的核心关键是固态电解质。它们现在具有三种类型的聚合物:氧化物和硫化物。该电池的多层设计的特点是,将不稳定的电解质夹在稳定的固体电解质之间,形成三明治结构,并通过实现不稳定电解质层裂纹的良好局部分解来抑制任何锂枝晶的生长。 NASA研究人员介绍了固态电池的基本情况,例如重量增加20%至30%,体积增加30%至50%。

在欧洲和美国,宝马集团于2022年向总部位于科罗拉多州的固态电池初创公司Solid Power投资1.3亿美元,计划在2025年推出搭载固态电池的原型车,并实现量产到2030 年实现生产。

因此,如果NASA的固态电池能够用于动力电池,不仅会大大提高各种新能源汽车的电池寿命,还会直接给现有的出行系统带来巨大的改变,因为这种能量密度的电池现在对于同样重量的三元锂电池,续航里程远超现在的汽车。再加上较低的成本,这将是颠覆性的。硫化物体系的优点是其离子电导率与液体电解质相当。这也是日韩企业丰田、本田、三星以及中国电池巨头宁德时代选择的技术路线。

业内人士表示,固态锂电池的产业化从技术角度来看仍面临相当大的挑战。目前,全球唯一实现动力固态电池商业化的企业是法国博洛雷集团。尽管困难重重,但固态电池未来在追求锂电池的能量密度和安全性方面仍被寄予厚望。固体电解质存在这个问题。其离子电导率远低于液体电解质,体现在电池上表现为内阻增大、倍率性能差。

传统液态锂电池中,锂离子从正极移动到负极再回到正极的过程中,电池完成充放电过程。但这种固态电池组的容量只有30KWh,能量密度也只有110Wh/kg。大众集团于2018年向位于美国硅谷的固态电池初创公司QuantumScape投资1亿美元,并于2020年追加投资2亿美元。据了解,目前约有50家制造公司,开始全球各地的企业和大学研究机构致力于推广固态电池技术。

为了进一步推进固态电池的研究,两名研究人员成立了电池初创公司——Adden Energy,叶鹿涵担任首席技术官。据悉,此次的固态电池为硫硒电池。其电解质材料使用廉价且容易获得的硫。该电池还采用多孔石墨烯材料,因为其导电性好且重量轻。它也是NASA之前开发的一种航天材料,而且由于固态锂电池没有液体电解质,所以短路的情况非常罕见,大大降低了火灾和爆炸的风险。

半固态电池的工艺流程与液态电池还是非常接近的。对隔膜和电解质的需求仍然存在,但只有一些与固体电解质相关的关键工艺环节、材料和操作方法。

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