固态电池不怕高温吗?为什么说固态电池不需要冷却系统?
锂离子电池,通过一定数量串并组合,装配在汽车上,成为动力电源的那一刻,高成本、大体积、高质量、温度适应敏感、热失控安全等问题,就一直困扰着我们。
而全固态电池由于能提供更好的安全、更大的容量、更快的充电,被公认是下一代电池技术路线的发展方向,也成了各大电池产业上下游企业的必争之地:
韩国的三大电池巨头联手;日本23家车企、电池、材料公司、科研院校单位联合;欧美国家相继发布研发规划;德国大众豪掷1亿美元投资电池技术公司——他们纷纷瞄准并积极布局固态电池,并且加速核心技术攻克走向商业化,都是想在未来动力电池市场竟争中抢得先机。
丰田提出全固态电池不需要冷却
前期,丰田在各种不同场合,多次阐述其研发的全固态电池特点,除了重要的高安全特性,还解决和满足了长续驶里程需求,快充电特性,同时,还不需要冷却,体积可以缩减一半。(下图为目前应用典型的电池系统冷却板体积)
在早期,丰田执行副总裁勒罗伊(Didier Leroy)这样描述,丰田在固态电池技术的知识产权方面处于领先地位,可以让电池更安全,体积变的更小。
“Executive Vice President Didier Leroy believes Toyota is the leader in solid-state battery technology in terms of intellectual property. He sees them as a "game-changer" with the potential to dramatically improve driving range.
Leroy said:Toyota's solid-state batteries are based on lithium ion technology but can operate at a higher temperature than current lithium ion batteries. They do not require cooling and thus are much smaller.”
让我们掀开全固态电池关键指标一角,探究一下这些特点的生成原因。
全固态电池耐热特性、低温特性、倍率特性突出
来自Kentaro YOSHIDA and Keizo HARADA “All-Solid-State Lithium Batteries with Wide Operating Temperature RangeMitsuyasu”对基于硫化物全固态电池做的几项测试(主要针对小容量电池的测试):
高温耐受性测试:电池在高温170℃规定的充放电(The test conditions were a constant current of 0.3 mA charge/discharge, charged to 0.3 mAh, and discharged to 3.0 V)、循环条件下,可以观察到,容量在高温下,非常稳定,变化很小,也就是说,副反应并没有显著的增加。
低温耐受性测试:电池在低温-40℃规定的充放电(The test conditions were a constant current of 0.02 mA, charged to 0.02 mAh, and discharged to 3.0 V)、循环(试验条件为恒流0.02 mA,充至0.02 mAh,放电至3.0 V)条件下,可以观察到,容量因低温影响,也是非常小的,仍然有很稳定的放出和充入。
放电倍率特性:常温下,在24C高倍率下放电,容量为低速率0.5C下的89%,说明该电池具有优良的功率特性。