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颠覆传统技术:固态电池成新宠

日前,丰田及雷诺/日产/三菱联盟分别表示,目标在2022-2025年间推出使用固态电池的电动车。就在去年年底,赣锋锂业也发布公告称将建设第一代固态锂电池研发中试生产线。

“兼顾高能量密度和高安全性的固态电池不仅是电池技术的一个终极目标,并且已经在全球范围内形成山雨欲来之势。”3月21日,恩力能源科技有限公司副总经理、CTO车勇博士告诉科技日报记者。

固态电池是指电池结构中不含液体,所有材料都以固态形式存在的储能器件,由“正极材料+负极材料”和固态电解质组成。由于固态锂电池具有安全性能好、能量密度高和循环寿命长等优点,是电动汽车理想的动力电池。

相对于有150年历史的铅酸电池而言,于1991年进入产业化的采用有机电解液的锂离子电池目前仍然是市场上最先进的电池。

“随着现代材料科学及制造技术的突飞猛进,‘后铅后锂’时代的电池技术已悄然而来。”车勇说,“不久的将来,固态电池将以坚实的步伐迈入我们的社会,改变我们的生活。”

车勇解释,固态电池拥有非常显著的优点,由于固态电解质取代了传统锂离子电池中可能燃爆的有机电解液,这解决了高能量密度和高安全性的两难问题,从而将消除电动车用户的“续航焦虑”,甚至可望实现快速充电。

迄今为止,经过科学家们的不断努力,固态电池技术应该说已经没有了不可逾越的技术瓶颈,但也仍然存在着技术难题有待解决。“固态电池的核心技术是达到高离子电导率的固态电解质材料技术以及实现低阻抗固—固界面的先进制造技术。”车勇进一步解释。在固态电解质材料方面,日本东京工业大学的菅野了次教授于2011年发明了室温下离子电导率>10-2S/cm(超越了传统有机电解液)的硫化物固态电解质。

车勇说,这一技术成为了目前在固态电池的产业化方面的龙头企业丰田汽车的技术基础。与硫化物固态电解质相比,氧化物固体电解质在高安全性及易生产性方面更具优势,但室温下离子电导率的提升仍是世纪难题。

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