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排列三和值走势图大赢家:固態電池將成主流趨勢 企業加速布局

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2015/4/29     瀏覽次數:    

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近年來,動力電池起火爆炸事故頻發,據鋰電大數據統計,2016年共發生50起鋰電池起火爆炸事件。提高電池的安全性能一直是鋰電人孜孜追尋的課題,而此時,兼具安全性和高續航優勢的固態電池逐漸走進大家的視野。

液態鋰電池安全性亟待提升

液態鋰電池已成為當下最為成熟且使用最廣泛的技術路線,但其安全性問題卻成為業界當前遲遲攻克不下的難題。據鋰電大數據統計,2016年共發生了50起鋰電池起火爆炸事件,鋰電池起火爆炸事故頻發為我們敲響警鐘——鋰電池安全性能亟待提升。

鋰電池為何頻頻起火?究其原因還是電池內部的活性物質及電解液發生反應,溫度過高失控導致。固態電池中不含可燃的液體電解質,這一特性能夠極大地改善電池的安全性。中國科學院物理研究所研究員李泓曾表示,在未來,很多電池形態將以全固態形式出現,包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池,為提高安全性未來大體策略就是固態化。

固態電池能量密度提升2倍

續航里程問題始終是限制純電動車普及的關鍵因素之一,而電池續航里程的長短在很大程度上取決于電池儲能能力即單位體積的能量密度。當工作電壓只能在固定區域內,要提升電池能量密度,只能依靠對電極材料的能量密度提升。目前現有鋰電池正極材料一般有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等,而負極材料一般為石墨、硬/軟碳、鈦酸鋰以及合金負極材料,這些材料的可挖掘空間已經并不大。所以,要大幅提升鋰電池的續航里程,除非在電極材料上能找到新的替代品。此時,與液態鋰電池相比能量密度提升2倍的固態電池脫穎而出。

從理論的提出時間來看,固態電池并不是一個新的概念。此前,中國工程院院士陳立泉專門就固態電池的技術發展狀況及其優越性能進行了闡釋,并提出,固態電池中不含可燃的液體電解質,這一特性能夠極大地改善電動汽車的安全性,因此他建議應大力支持固態電池的研究、開發和產業化。如果能量密度進一步提高,大于500瓦時/公斤的話,從現在開始就要考慮固態鋰電池體系探索研究。

固態電池受到科研界廣泛關注

固態電池或將成為下一步電池發展的主流方向。但固態電池還面臨生產工藝待提高、成本待下降的發展瓶頸,為此科研界為此進行大量研發工作。

由美國前密歇根大學工程學教授瑪麗˙塞思特里創辦的Sakti3研發出了一種使用平板電視與太陽能面板制造技術制成的固態鋰電池,這種電池因采用“薄膜沉積技術”,使其造價僅為目前鋰電池造價的五分之一,然而能量密度卻是鋰電池的兩倍。

2016年9月,中科院青島生物能源與過程研究所研發出高能量密度、高性能全固態鋰離子電池,已通過11千米全海深模擬壓力倉循環壓力測試,將來有望成為“蛟龍號”等全海深深潛器的理想能量動力。該新型全固態電解質膜的電化學窗口可高達4.6V,電解質熱穩定溫度至少能達到200℃,當這種電解質用于全固態鋰離子電池時,經過1000次的充放電長循環,仍保持92%的容量。即使當研究人員對這種固態電池進行切角和穿釘測試時,它仍然可以正常地進行充放電。另外,研發團隊開發出一系列綜合性能優異的全固態聚合物電解質,將鋰電池的能量密度提高了兩倍,電動車的續航里程有望提高到450公里以上,應用前景極其廣闊。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員們,通過石榴石作為電解質,使得固態電池電極和電解質之間的接觸面積放大,從而實現了固態電池充電速度加快的效果,并且夠承受100℃的高溫。

美國SunCulture Solar則將固態電池技術應用到儲能領域中,其開發的新型一體化太陽能電池板,內置有固態低壓電池,并與逆變器無縫集成。這種完全一體化的產品設計,可將太陽能安裝和儲能總成本降低50%以上。

美國國家航空航天局在與邁阿密大學合作,研制一種新型固態鋰電池。這種固態電池的體型比傳統鋰電池更小,可以用在“立方體衛星”等微型衛星上。

今年1月,北京大學化學與分子工程學院高分子科學與工程系范星河教授/沈志豪副教授及其研究團隊成功研發出了一種新型、具有高溫穩定性的鋰電池固態聚電解質膜,有望打破現有鋰離子電池固態電解質研究、產業格局。

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