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电池知识

固态电池与锂离子电池相比具有哪些优势?

来源:宝鄂实业    2019-10-07 13:39    点击量:
此前国内电动汽车巨头抛弃了磷酸铁锂电池,切换到三元锂电池的怀抱,经过错误的技术,公司相形见拙,这恰恰是因为磷酸铁锂电池的性能跟不上电动汽车的发展步伐。由于电动汽车的高耐久性需要,具有更高能量密度潜力的锂离子电池取代了过去广泛使用的磷酸铁锂电池,作为电动汽车发展的必要过程。
三元锂电池可能被淘汰。固态电池是最终的形式。
但是,技术的发展是不可能一成不变的。随着电动汽车的不断扩张和电动汽车的日益成熟,对电池容量的需求也越来越大。
今年早些时候,菲斯科汽车公司发布了一项新的固态电池技术。据报道,该技术的能量密度是传统锂离子电池的2.5倍,可以将电动汽车的里程增加到500英里以上(约804公里)。更引人注目的是,充电时间仅为一分钟,甚至比传统燃料汽车的加油速度快。
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随后,世界各地的许多汽车公司和电池制造商也发布了与固态电池相关的研究和开发进展。目前,HSI、松下、三星、中国、大众、现代、Dai Sen等企业正在加大固体电池技术的布局。到目前为止,“滚动”的固态电池锂电池的话题已经成为新能源汽车行业的热门话题。
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最近,中国科学院宣布,由中国科学院牵头的“特种固态电池”项目已经获得批准。这一技术进步将进一步推动我国全固态锂电池的大规模使用。消息一传出,固态电池的话题再次达到高潮。
在目前的锂离子电池系统中,根据高镍三元阴极、硅碳负极和电解液的组合,在未来五年内将达到350瓦小时/kg的极限,在安全性、能量密度和成本方面仍不能满足动力电池的要求。
固态电池有两个明显的优点。一方面,使用有机电解液的传统锂电池,在过充、内部短路等异常情况下,极易引起电解液发热,造成自燃甚至自燃的安全隐患。固态电池与锂离子电池相比,具有不易燃、不腐蚀、不挥发、不泄漏等优点。
其次,固态电池有望以最关键的能量密度彻底解决纯电动汽车的里程焦虑问题。目前,系统下的锂离子电池已接近极限性能。即使在特斯拉NCA 18650下的电池可以达到250瓦特小时/kg能量密度,并且在模型3中使用的21700个电池可以达到300瓦特小时/kg能量密度,它可以支持400到500公里的范围,但是它仍然不能解决范围焦虑。
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在现有技术路线下,如果三元锂电池要进一步提高能量密度,只能继续改善镍材料或添加Ca。然而,提高镍的热稳定性非常差。在提高容量密度的同时,也意味着镍的稳定性降低。电池内部的热反应将更加剧烈,安全隐患将成为更大的问题。
固态电池的电解液不需要隔膜和电解液,不存在泄漏和腐蚀问题。可以简化电池外壳和冷却系统模块,进一步降低电池模块的重量,达到节能效果。此外,新型的阳极和阴极材料可以使电化学窗口超过5V,从根本上提高能量密度,有望达到500瓦时/公斤。
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