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固态电池技术突破?为什么说固态电池性能更好

来源:宝鄂实业    2019-03-27 22:27    点击量:

人们对电池的要求并不高:在需要的时间内尽可能长时间地提供能量,充电速度快,不会突然起火,但是2016年的一系列起火事件动摇了消费者对锂离子电池的信心。自上世纪80年代推出以来,锂离子电池曾帮助引领现代便携式电子产品的发展,但是一直受到安全问题的困扰。随着人们对兴趣越来越大,研究人员和业内人士都在寻找改进充电电池的技术,此类技术需要能够安全可靠地为汽车、自动驾驶汽车、机器人和其他下一代设备提供动力。

据外媒报道,美国康奈尔大学(Cornell University)的一项新研究改进了固态电池的设计。固态电池本质上比现有的锂离子电池更安全,能量密度也更高,锂离子电池依赖易燃液体电解质将存储在分子键中的化学能量快速转移至电能中。康奈尔大学研究人员将液体电解质转化为电化学电池内部的固体聚合物,利用了液体和固体的特性以克服当前影响电池设计的关键限制。

该研究的博士后研究员兼首席作者Qing Zhao表示:“可以想象一下一杯装满冰块的玻璃杯,有些冰块会接触到玻璃杯,但是也有缝隙。但是如果将玻璃杯装满水并且冰冻起来,界面就会被完全覆盖,玻璃杯内的冰块与水之间就可以建立起牢固的联系。在电池中利用同样的概念就可以促进离子在电池电极固体表面向电解质高速率转移,而不需要可燃液体。”

该方案的关键在于引入特殊分子,在不损害电池其他功能的情况下,在电化学电池内引发聚合。如果电解质是环醚,可设计引发剂,让其撕裂环,从而产生结合在一起的反应性单体链,以产生与醚的化学性质基本相同的长链状分子。此类坚固的聚合物在金属界面处保持了紧密连接,犹如玻璃杯中的冰块。

固态电解质除了有助于提高电池的安全性外,还有助于让下一代电池能够利用锂和铝等金属作为阳极,与当今最先进电池技术相比,可实现更大的能量存储。在此种情况下,固态电解质可以防止金属形成树突,从而导致电池短路、过热和故障。尽管固态电池优势明显,但是大规模量产遭受了阻碍。制造成本高,以前的设计导致的界面性能差,都造成了重大的技术障碍,此外,固态系统还能够稳定电池热变化,从而免去电池冷却的必要。

据研究人员所说,生产新型聚合物电解质的现场技术有望延长高能量密度可充电金属电池的循环寿命,提升充电能力。

此外,作为行业风向标的日内瓦车展,也向外界传递了“电动未来”的讯息,以奥迪展台为例,在这个充满科技感的展台上充满着电动的气息,而奥迪也在传递着电动不仅家用车的态度,更将电动付诸在性能车上,在不少业内人士看来,此举再次定义了电动概念。

由此看来,新能源汽车体量正在呈现逐渐扩大的趋势已成不争的事实,新能源汽车高速增长的趋势下,我国动力电池产业也呈现高速增长趋势。与此同时,动力电池产业高速增长带来的问题也不容小觑,产品的质量安全、废旧电池的回收等问题,加之随着新能源后补贴时代的到来,新能源汽车与动力电池产业无不成为行业关注的热点话题。

电池装机量高速增长

据资料统计显示,2019年1月动力电池装机总电量约4.98GWh,同比增长281%。具体来看,2019年1月新能源乘用车电池装机电量约3.53GWh,同比增长411%;客车电池装机电量约1.24GWh,同比增长171%;专用车电池装机电量约0.21GWh,同比增长32%。