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全固态电池技术的分析

钜大LARGE  |  点击量:433次  |  2018年11月26日  

摘要
前段时间,国外媒体纷纷发布了一条消息,电动汽车品牌 Fisker 申请了一个固态锂电池专利,最高续航 800 公里,充电只要 1 分钟。

前段时间,国外媒体纷纷发布了一条消息,电动汽车品牌Fisker申请了一个固态锂电池专利,最高续航800公里,充电只要1分钟。

大家沸腾起来,简直一举解决了续航和快充两大难题。

FOX电视台还请Fisker本人上节目采访。Fisker说1月的CES他们将会对外展示这项技术,真正量产预计要到2023年,届时价格将只有锂电池的三分之一。

2017年年中,Fisker才发布了下一代Emotion车型,使用锂电池,续航为640公里,充电9分钟可行驶200公里。

再早一点儿,2016年,Fisker首发了Emotion官图,夕阳下蝴蝶对开门的车身剪影很惊艳。当时说的是使用石墨烯电池,续航640公里——史上首款续航超过480公里的豪华电动汽车。

因为那个时候特斯拉的ModelS100D还没出,90D续航是450公里。

固态电池

▲FiskerEmotion

那么,什么是固态电池?全固态电池到底是一种什么样的技术?

如果通俗地讲,全固态电池就是里面没有气体、没有液体,所有材料都以固态形式存在的电池。

而考虑到现在人们日常生活中最为常见的电池为锂离子电池,我们在这里将默认把“全固态锂离子电池”当做全固态电池的代表(暂时忽略全固态锂硫等新型电池)。

本文也会着重介绍全固态锂离子电池(以下将全部简称为“全固态电池”)的各方面,以飨读者。

一般来说,锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、结构壳体等部分组成,其中电解液使得电流可以在电池内部以离子形式传导。

电解液技术是锂电池的核心技术之一,也是现在电池工业中利润很高的一个组成部分。

其中Li+(锂离子)在内电路中,通过电解质(electrolyte)传导

但是很多读者可能发现过自己的锂电池用久后有的会鼓胀,而在更极端的小概率事件下,有的甚至会发生危险(比如近来的扭扭车的电池爆炸事件,导致了相关的生产企业和电池企业遇到了全面的困难)。

另外一般来说,现在的锂离子电池的工作温度范围有限,在40度以上的高温下寿命会急剧缩短,安全性能会也出现很大的问题(所以特斯拉MODELS会有一套严格的电池温控系统,就是为此)。

实际上,以上所说的几个安全方面的问题都是与我们现在电池用的有机体系的电解液直接相关的。

而为了解决电池安全问题,提高能量密度,目前科研界和工业界都在研发以及生产全固态电池,也就是把传统的锂离子电池的隔膜和电解液,换成固态的电解质材料。

那么说来说去,相比于我们生活中最常见的普通锂离子电池,全固态电池的优点主要有哪些呢?首先,我们要知道——

影响普通锂离电池的安全性的因素主要有哪些?

1)电极材料特性,比如在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏;

2)电解液为有机液体,在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧;

3)电池质量参差不齐,尤其是小厂家的电池安全性能不达标;

4)电池管理系统不合格,造成电池的过充放,导致危险的发生。

(用剪刀减掉电池一角后,仍然能够安全、正常工作的柔性全固态电池)

而如果采用了全固态电池技术,以上的1和2两点问题就可以直接得到解决,而且所得的电池的最高工作温度可以从现在的40度提升到更高,这样就可以使电池的适应工作温度区间更宽,应用范围也会更广。

安全性,其实是全固态电池领域发展的最根本驱动力之一。

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