鉅大LARGE | 點擊量：669次 | 2021年12月16日
固態電池大規模商業化之前有4個問題要解決
盡管第一批真正的固態電池最初是在1970年開發的，但該技術仍未大規模突破。固態電池的容量是我們設備中大規模發現的“濕”鋰離子電池容量的兩倍多，而且，它更輕，更安全。使用不易燃液體或凝膠作為導體，是一種不能著火的固體物質。多年來，這種“電池技術的圣杯”已經越來越接近中心位置。但是為什么他們還沒有成功突破呢？
上周，IO專欄作家JanWouters預測如果該技術能夠大規模實施，將會發生第二次電革命。據他介紹，豐田和QuantumScape明年上市的原型是朝這個方向邁出的第一步。
固態電池潛力不僅僅局限于汽車世界，消費電子產品制造商也在探索和測試其可能的用途。例如，麻省理工學院的研究人員開發了一種可持續三天的電話電池，他們還解決了與新電池技術相關的另一個常見問題。
合同和擴大
與“傳統”電池不同，固態電池的陽極（負極）完全由鋰制成。充電時，該負極在放電時再次膨脹和收縮。這可能導致固體導電材料在膨脹時破裂，或在收縮時與陽極失去接觸。為了彌補這種影響，研究人員將管子放置在一個小規模的蜂窩中，可以隨著這些收縮和膨脹而移動。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三星的研究人員也提出了類似的問題。除了蜂窩中的管之外，他們在陽極周圍使用超薄的碳和銀層來抵消收縮和膨脹的影響。據三星科學家稱，將這一薄層插入燃料電池可以提高安全性，容量和壽命。他們去年3月建造的原型是同類鋰離子電池的兩倍。
盡管如此，2021年也不會是固態電池最終突破的那一年，TonvanMolvanHolst中心感覺到了這一點。他指出：“我相信這項技術最終會突破。”據他介紹，在電池領域，技術上需要將四種不同的挑戰結合在一起。
增加容量
首先，你得有能力盡可能地把電池容量提高。根據應用程序，您可以了解每體積和每公斤的能量密度。例如，在汽車中，人們希望能夠每公斤電池使用盡可能多的能量，以便可以保持電池緊湊。但卡車上的空間并不重要。在那里，如果相同數量的能量占用更多空間并不是那么糟糕。那么你正在承載更多的重量。
減少充電時間
一旦你解決了這個問題，下一個問題隨即到來。理論上，新技術已經增加了電池的容量，可以行駛800公里。但傳統鋰離子電池的充電時間太長會使效果大打折扣。固態電池的充電速度比現有電池快得多，并且持續時間也更長。
提高安全性
這是固態電池直接面臨涉及系統安全性和可靠性的第三個挑戰。鋰離子電池有缺陷的電動汽車在水中存放一周，否則會著火。這是一個真正的困擾，我們必須擺脫這一點。固體物質系統不受此影響。那里沒有易燃的電解槽。但是，根據您彼此組合使用的材料，情況也可能出現問題。所以也必須測試一下。
提高可持續性
這使他面臨電池系統帶來的最后挑戰：持續性。范莫爾說：“你不想在幾個充電周期后失去容量。許多金錢和精力也正在用于優化這一點。還有一些環保問題，例如，特斯拉正在努力消除陰極中的鈷。
VanMol認為，在實現固態電池的巨大希望之前，必須解決所有這四個方面。某些方面在某些領域已經走過了漫長的道路。在創新交易會上，您可能已經能夠找到帶有固態電池的汽車。但他認為，這真的需要幾年時間，我才能買這樣的車。
需求很大
同樣，發展也在快速發展，需求也很高：“未來幾年產能可以增加2?倍，這將得到解決。美國和中國的政府正在投入大量資金開發和工廠建設。特別是在空氣污染較高的中國，電氣化的壓力越來越大。”
根據Horizon2020計劃，歐洲近年來在電池技術開發和擴大生產方面投入了約5億歐元。VanMol還希望使用HolstCentre開發的技術來擴大生產規模。“我們現在正在證明我們的技術有效。之后，擴大規模將是一項相當大的工作；我們的設計與目前市場上的設計完全不同。這意味著我們將無法利用現有工廠。我們不能自己建立一個工廠。”
3D表面提供更大的容量
我們現在正在研究一種用于可穿戴設備的小型電池。安全顯然在這些方面尤為重要。他解釋說，當電池融化在某人的皮膚上時，你會遇到真正的問題。該電池不同于目前正在開發的固態電池。它是一種全固態電池，因此它本質上是安全的。VanMol說，盡管電池容量有限，但電池中的層比普通A4電池中的層薄100倍。
霍爾斯特中心正在使用3D技術來增加容量。VanMol說：“我們在各層之間以微米尺度構建了數十億個這些微小支柱，從而創建了一個3D表面，并彌補了這些層非常薄的事實。這也確保了鋰可以覆蓋更短的距離，這使得電池非常快。”
