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早在2010年就有续航里程超过1000KM的“固态电池”了

发布日期:2020/11/17 11:29:50

 发动机是燃油车的心脏,是燃油车最重要的部件之一(之一在某些时候都可以省了),所以发动机涉及的知识非常非常多,同时它的专业性也极强。

把这个道理搬到新能源车上,那可以跟发动机相提并论的也就只有电池了,电池技术的突破可以说是限制新能源汽车发展唯一大问题了。

所以最近这两天跟大家分享的都是关于新能源车电池问题,今天再跟大家分享一下有关于这个固态电池的问题。

固态电池是一种电池科技,与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是:固态电池使用固体电极和固体电解质。

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,所以固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。

从1991年索尼公司将含有液态电解质的锂离子电池带入电子设备应用至今,已有接近30年的时间了,液态锂电池也成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一。

固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。

所以固态电池一般功率密度较低,能量密度较高,且由于固态电池的功率重量比较高,所以它是电动汽车很理想的电池 。

通俗地说,能量密度表示电池的容量大小;功率密度则表示电池的瞬时动态特性、扭矩优劣。

最早是在2010年的时候,丰田曾推出过续航里程超过1000KM的固态电池。

加拿大Avestor公司也曾尝试过研发固态锂电池,因没解决好电池中液体电解质的安全问题,最终于2006年正式申请破产。

2015年,英国戴森公司(Dyson)创始人詹姆斯·戴森将其首笔1500万美元的投资投向了固态电池公司Sakti3。

Sakti3所做的努力是在试图用固态电池来取代传统的液态锂电池。

今年4月6日发表在化学及材料学科领域国际顶级期刊Advanced Functional Materials(先进功能材料)的一项研究表明:

固态电池层涂有类似黄油状的材料可以使电池更稳定、电流密度提高十倍。

此项研究是由瑞典查尔姆斯理工大学、丹麦技术大学、西安交通大学以及国防科技大学四家大学的研究人员联手完成的。

来自查尔姆斯理工大学的物理系教授亚历山大·马蒂奇(Aleksandar Matic)预言,这种固态电池有望在5年后进入市售环节。

按照现在的技术条件来说,显然这个想法有点‘为时尚早’了,为什么这么说呢,我们一起来分析一下:

科学家们形象地称传统的液态锂电池被为“摇椅式电池”,摇椅两端为电池的正负极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。

固态电池的原理基本相同,只不过电解质为固态,它可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量,所以在同样的容量下,固态电池体积将变得更小。

再者就是固态电池中由于没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。

以上的这些优点足以证明,固态电池很有可能是未来电池技术的发展方向之一。

目前对固态电池最大制约在于价格,普通常用液态锂电池的成本大约在200~300美元/千瓦时。

如果使用现有技术制造智能手机的固态电池,成本为1.5万美元,汽车的固态电池成本则为9000万美元。

所以固态电池在商业化规模和成本方面都要能达到完美的平衡点,且使用的材料必须不能是高成本且稀有的,还要能在各个行业和领域都有实现大规模应用的可能。

因此,固态电池离真正的商用还有一段时间,就像液态锂电池,在上世纪70年代,相关的理念和实验认证就在齐头并进地推进,但真正大规模的使用,已经是20世纪末了。

从理论的提出时间来看,固态电池并不是一个新的概念,但多年来,研发上的进展并没有想象那么快速,就算最终能做到成本上的降低,电池从实验室到最终的量产也需要不短的时间。

不过我倒是希望亚历山大·马蒂奇教授的预言可以尽快实现,因为越早实现电池技术的突破,新能源车就越能发展,污染也就随着降低。

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