固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。由于固態(tài)電池的功率重量比較高,所以它是電動汽車很理想的電池。2015年3月,英國戴森公司(Dyson)創(chuàng)始人詹姆斯·戴森首筆1500萬美元的投資投向了固態(tài)電池公司。
在固態(tài)離子學中,固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低,能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高,所以它是電動汽車很理想的電池 。
2020年固態(tài)電池技術研發(fā)有望取得突破性進展,在成本、能量密度和生產(chǎn)過程等方面進一步趕超鋰離子電池技術。
2030年,鋰離子電池將不再是電動汽車電池主流,但其在某些電子原件領域仍有一席之地。
歷程
固態(tài)電池從1991年索尼公司將含有液態(tài)電解質的鋰離子電池帶入電子設備的應用至今,液態(tài)鋰電池已經(jīng)成為目前最為成熟、使用最廣泛的技術路線之一。
在2010年,豐田就曾推出過續(xù)航里程可超過1000KM的固態(tài)電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態(tài)電池來取代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池?!?/p>
加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發(fā)固態(tài)鋰電池,最終2006年正式申請破產(chǎn)。Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器,代替電池中的液體電解質,但一直沒有解決安全問題,在北美地區(qū)發(fā)生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。
2015年3月中旬,真空吸塵器的發(fā)明者、英國戴森公司(Dyson)創(chuàng)始人詹姆斯·戴森將其首筆1500萬美元的投資投向了固態(tài)電池公司Sakti3,后者是一家成立于2007年的電池創(chuàng)業(yè)公司。
原理
固態(tài)電池傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池又被科學家們形象地稱為“搖椅式電池”,搖椅的兩端為電池的正負兩極,中間為電解質(液態(tài))。而鋰離子就像優(yōu)秀的運動員,在搖椅的兩端來回奔跑,在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中,電池的充放電過程便完成了。
固態(tài)電池的原理與之相同,只不過其電解質為固態(tài),具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導更大的電流,進而提升電池容量。因此,同樣的電量,固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此,固態(tài)電池中由于沒有電解液,封存將會變得更加容易,在汽車等大型設備上使用時,也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等,不僅節(jié)約了成本,還能有效減輕重。
優(yōu)勢
據(jù)其官方稱,Sakti3已制造出能量密度達1100瓦時/升的電池,這一能量密度幾乎是目前鋰離子電池的2倍。美國佛羅里達大學的電池專家、材料科學教授凱文·瓊斯(KevinJones)認為:如果電池蓄電量能像Sakti3提出的那樣多,那么電動汽車的購買和使用成本就有可能與普通汽車相同。
而且固態(tài)電池還有另一項優(yōu)勢——在事故中損壞時不易爆炸或起火。要知道的是,在此之前,在新能源汽車領域與特斯拉同樣享有盛名的菲斯科,后來之所以會破產(chǎn)并慢慢銷聲匿跡,在很大程度上就是因為其頻繁出現(xiàn)的電池起火事件以及其他故障。
此前,臺灣輝能科技公司(ProLogium)就曾推出一款采用軟性電路板為基材的固態(tài)電池,其厚度可以達到驚人的2mm,相當于一小片口香糖的厚度,可以隨意折疊彎曲,展開弄平整再進行使用。這么一塊看似不起眼的電池,其容量可以達到1000毫安,而一個iPhone般大小的充電寶,其容量也就在5000毫安左右。