電池行業(yè)已經(jīng)多年沒有長足進步了。智能手機技術日新月異,電動汽車越來越流行,但受制于鋰電池有限的容量,手機的續(xù)航和電動汽車的里程仍然是擺在人們面前的尷尬問題。行業(yè)在等待一項全新的技術解救他們。
你可能想到了石墨烯,或者氫燃料電池?并非如此,就目前來看,另一種名為全固態(tài)電池 (all-solid-state battery) 的技術會更快地解救電池工業(yè)。得克薩斯大學奧斯丁分校的科克雷爾工程學院今天宣布,該校的研究團隊在全固態(tài)電芯技術上取得了重要的突破:他們發(fā)明了一種低成本、非燃燒,在能量密度、充放效率等指標上十分卓越的全固態(tài)電池。據(jù)該校稱,在實驗室測試中新電池的能量密度達到了現(xiàn)有鋰離子電池的三倍之多!
全固態(tài)電池結構示意
這次,鋰離子電池的共同發(fā)明者,已經(jīng) 94 歲高齡的約翰·古德諾夫 (John Goodenough) 老先生再度出山,為電池行業(yè)貢獻了重大突破,這個團隊由他和同事瑪利亞·布拉加共同領導。古德諾夫教授 1979 年發(fā)現(xiàn)將鈷酸鋰用作電極,可以顯著提升鋰電池的能量密度,他的諸多發(fā)現(xiàn)成為了后來鋰電池工業(yè)的奠基。他于 1986 年加入得克薩斯大學奧斯丁分校,任教和進行科研至今。
目前,絕大多數(shù)的電池都屬于液態(tài)電池(電解液)。但液態(tài)電池使用起來仍有缺陷,比如出現(xiàn)漲包現(xiàn)象、多次充放后電量降低等現(xiàn)象,而且若不嚴格按照額定電壓電流充電的話,電解液會發(fā)生“金屬晶須”(metal-whiskers) 現(xiàn)象,導致電池短路甚至起火爆炸。
古德諾夫在學校實驗室
而固態(tài)電池顧名思義,采用的是固態(tài)電解質(zhì)。古德諾夫團隊的核心科技是一種采用堿金屬(主要是納和鋰)制成的玻璃狀固態(tài)電解質(zhì)。在實驗室中,新電池能在 1200 個充放循環(huán)之后只出現(xiàn)極小的損耗,環(huán)境容忍度也很好,能夠在 60℃ 到零下 20℃ 的溫度下工作——如果用到手機上,iPhone 大概再也不會在冬天自動關機了吧?
但目前來看,新電芯最先應用的場景應該還是電動汽車和工業(yè)級儲能設備。“想要普及電動汽車,電池的成本、安全、能量密度、充放效率和循環(huán)壽命十分重要。我們相信,這個新發(fā)現(xiàn)將解決很多當前電池無法解決的問題。”古德諾夫說。
該校授權部技術商業(yè)化項目主任萊斯·尼克爾斯 (Les Nichols) 對 PingWest品玩表示,新電芯完全由校內(nèi)團隊自主研發(fā),已在實驗室中證實了可行性,并且準備好投入到原型產(chǎn)品開發(fā)當中。
其實,固態(tài)電池技術早已誕生,但在過去因為大批量生產(chǎn)的成本太高,一直被行業(yè)所擱置。同樣,古德諾夫的新突破還未達到實際投產(chǎn)的程度,剩下的難題則需要該校和工業(yè)界共同攻克。好消息是,該校已經(jīng)在申請專利,并計劃將技術授權給電池生產(chǎn)商。尼克爾斯估計在 18-24 個月之內(nèi),人們就能用上新的全固態(tài)電池。最先問市的產(chǎn)品形態(tài)可能是紐扣電池,不久后則會有更多的形態(tài)。
在消費電子業(yè)界,2015 年,蘋果申請了自己的全固態(tài)電池專利;在汽車和動力方面,豐田、大眾和博世都在研究全固態(tài)電池??磥碓谌剂想姵爻叽缱兊米銐蛐。╇姵卣娴膯柺兄?,全固態(tài)應該是電池工業(yè)的唯一希望了。
容大擁有一批在業(yè)內(nèi)取得顯著成就的專業(yè)技術人員,對行業(yè)內(nèi)的檢測需求理解較深,并且有豐富的檢測經(jīng)驗,本著精益求精的原則,針對不同樣品成立不同領域的技術小組進行分析、實驗,由相關專業(yè)經(jīng)驗最豐富的高級工程師擔任負責人。保證每個報告的準確性、嚴謹性。適用于鋼鐵企業(yè)、石化行業(yè)、科研院所、大專院校等部門的相關研究和測試。
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