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          固體電池新突破:能量密度將達到鋰電池兩倍

          作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-01-08 14:05????瀏覽量:
          從某種程度上講,所有現代鋰離子電池都是一種妥協,因為最初的概念是制造"鋰金屬"電池,可以在相同的體積下可以儲存更多的能量。但問題在于,鋰金屬電池的耐用性很差。



          鋰電池在充電過程中會將鋰離子從陰極轉移到陽極,并會在這一過程中極具能量。這就需要中間有一個隔板,只能讓鋰離子通過,同時還需要導電電解質。



          在鋰金屬電池中,穿梭的鋰離子在陽極側簡單地形成純金屬鋰。但是鋰有形成樹枝狀結構的趨勢,樹枝狀結構可以穿透陰極,導致電池短路。



          而且由于這些電池中使用的液體電解質是易燃的,因此短路時就可能會起火。



          解決方案之一就是使用石墨陽極。石墨的有序結構為鋰離子提供了存在空間,這大大降低了枝晶形成的風險。但是這種石墨可以占據電池將近一半的體積,而且不會增加能量密度。雖然電池安全得到保證,但是性能卻削弱了。



          近日,備受關注的電池技術公司QuantumScapehas宣布其已經解決了這個問題。



          之所以說它備受關注,是因為其不僅拿到了比爾蓋茨、上汽、大眾的投資,而且團隊還很強大,包括谷歌前董事,大眾首席科學家,特斯拉的前CTO等。



          改進鋰離子電池的一個方案是制造電解質材料,用以取代電池中的易燃成分,減少電解質和其他電池材料之間不必要的化學反應,這些化學反應會隨著時間的推移而導致電池性能下降。



          QuantumScapehas在固體電解質方面的研究已經有大約十年,此前該項目從斯坦福大學的一個實驗室剝離出來,并得到了美國能源部的一些資助。



          在新聞發布會和視頻通話中,QuantumScape展示了它制造的電池,并提供了大量的測試數據。但是,這些測試尚未得到第三方獨立驗證。



          QuantumScape表示,與傳統鋰離子電池相比,它的固態電池將能使電動汽車的續航里程增加80%。而且,在800次充電循環后,仍能保持80%以上的容量。



          安全方面,固態電池沒有起火風險。而且體積能量密度將超過每升1000瓦時,幾乎是商用鋰離子電池組密度的兩倍。



          從目前的一些信息得知,此次展示的新型電池為袋式電池,具有單片陰極層、固體電解質層和陽極接觸箔。陰極材料可能是一種鎳錳鈷陰極材料,這也是目前最常見的陰極材料。



          在充電過程中,鋰離子離開陰極,穿過固體電解質層,并鍍在陽極箔上形成純鋰。這確實會導致電池的厚度在充電過程中略微膨脹,但QuantumScape表示問題不大,因為它只在一個方向上膨脹。



          看起來,QuantumScape的研究要比實驗室成果更進一步。該公司表示,大約五年前,它確定了固體電解質的陶瓷材料,并從那時起一直在研究制造工藝。



          雖然QuantumScape展示的測試電池包含一個大約一張撲克牌大小的電池夾層,但該公司表示,其實際的電池單元將更像一副包含許多堆疊層的撲克牌。



          為此,QuantumScape需要規?;a這些材料。這不僅僅是量產的問題,同時保持完美的質量。



          QuantumScape已經獲得了巨額投資,而且還與大眾汽車建立屏一項合作協議,將合作延伸到制造階段。該公司計劃在2024年或2025年利用固態電池進入電動汽車市場。

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