新型可充电锂金属电池

新一代可充电锂金属电池的能量容量是锂离子电池的两倍!

2012年，胡启超创立了SolidQnergySystems公司，该公司宣布推出一种新的可充电锂金属电池，其体积和重量是传统锂离子电池的两倍。这种新型电池和锂离子电池相同安全耐用。考虑到锂离子电池在智能手机、电动汽车、无人机等领域的广泛应用，这项发明是一个巨大的进步。电池可以使这些设备的工作效率提高一倍，或者使它们的小型化版本成为可能。

电池行业的圣杯

几十年来，研究人员已经了解了锂金属电池的优点(即更高的能量密度和更小的体积)。然而，直到现在，这些电池还不能再充电，并且会爆炸起火。这两个特性是由锂金属和电池电解质之间的反应出现的。这种反应不仅会出现新增电池电阻、缩短电池循环寿命的化合物，还会在阳极上形成moss-锂金属凸起，导致短路。短路会出现高热并点燃易燃的电解质。通常，使这些电池更安全的措施会降低它们的能源性能。新一代的锂金属电池通过改变电池内部的材料来改变化学性质，从而解决了这个问题。

锂金属阳极

为了新增能量容量，SolidEnergy公司使用非常薄的高能锂箔代替传统的阳极材料石墨。随着锂离子数量的新增，能量密度新增一倍。此外，使用超薄的锂箔，比传统的锂金属阳极薄5倍，比传统的石墨、碳或硅阳极薄几倍，研究人员已经将电池的尺寸缩小了3倍。2015年十月公布的新电池的第一个工作原型只有iPhone6锂离子电池的一半大小。它供应2.0安培时，相比之下，锂离子电池只有1.8安培时。首次亮相的成功为公司带来了1200万美元的投资。

电池

可充电和安全的锂金属电池

采用超薄锂箔作为阳极，大大减小了电池尺寸。然而，实现的电池只能在80摄氏度或更高的温度下工作，不能用于许多商业应用。

锂金属电池通常比锂离子电池更容易挥发，寿命更短。为了获得可充电的安全溶液，该公司不得不对电解液进行化学修饰。他们的解决办法是研制一种固体电解质和液体电解质的混合物。采用固体电解质作为锂金属箔的涂层，以降低电池的工作温度。此外，还有一种新型的准离子液体电解质，它不会燃烧，也不会与锂金属发生不良反应。其结果是，这种电池在室温下具有锂离子电池的能量容量，并且具有锂离子电池的安全性和寿命。

生产的可伸缩性

另一个令人印象深刻的特点是，这些电池要与锂离子电池相同的制造设备。这意味着它们可以相对较快地投入商业使用。实现这种制造能力实际上是一个影响设计的环境问题。2012年胡士泰创立SolidEnergy时，麻省理工学院(MIT)的电池初创公司A123正在申请破产。起初，这对SolidEnergy来说是令人生畏的。然而，最终A123当时闲置的生产线被用来制造第一批锂金属电池。

电池图

金属锂离子电池的发展

由于SolidEnergy没有设备，没有资金，也没有实验室来制造电池，该公司被迫使用现有的锂离子制造设备进行原型。最终的结果是商业工具带来的新技术。许多电池公司的做法恰恰相反，它们专注于材料，并根据它们将使用的材料建立自己的实验室。因为他们使用全新的制造工艺来制造电池的原型，所以他们很难适应商业化的生产线。