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    固態電池:顛覆性的電池技術

    發布時間: 2015-03-31 11:09:59    來源: 第一財經日報
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    [摘要]自鋰電池誕生以來,一直都使用液態電解質,易燃且安全性低。與之相比,固態電池更為安全,即使將電池劈成兩半或放在高溫環境,電池也仍能繼續工作,同時電池能量密度也有大幅提升,可達到目前鋰電池的兩倍。

      據彭博社報道稱,大眾汽車CEO馬丁·文德恩(MartinWinterkorn)日前就在斯圖加特舉行的一個新聞發布會上表示,大眾汽車計劃在今年上半年作出決定,是否將美國初創企業QuantumScape正在開發的新電池技術用于大眾的電動汽車上。

      如果采用上述固態電池技術,大眾電動汽車的續航里程將達到700公里,超過特斯拉ModelS以及現有的所有新能源汽車。或許正因如此,早在2014年12月,大眾汽車公司收購了上述QuantumScape公司約5%的股權。

      其實,不只是大眾。早在2010年,豐田就曾推出過續航里程可超過1000KM的固態電池。而包括QuantumScape以及Sakti3所做的努力也都是在試圖用固態電池來取代傳統的液態鋰電池。

      傳統的液態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)。而鋰離子就像優秀的運動員,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。固態電池的原理與之相同,只不過其電解質為固態,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,固態電池體積將變得更小。不僅如此,固態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,不僅節約了成本,還能有效減輕重量。

      據其官方稱,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。

      而且固態電池還有另一項優勢——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,后來之所以會破產并慢慢銷聲匿跡,在很大程度上就是因為其頻繁出現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。

      如果固態電池能夠得到商業化應用,大眾可以造出在續航上超越特斯拉的電動車,可穿戴電子設備也能夠擺脫電池技術的束縛,其外觀和形狀都可以起到驚人的變化。

      商業化路途漫漫

      加拿大Avestor公司也曾嘗試過研發固態鋰電池,最終2006年正式申請破產。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,在北美地區發生過幾起電池燃燒或者爆炸事件。

      Sakti3公司的聯合創始人兼CEOAnnMarieSastry對外表示,Sakti3公司的固態電池采用薄膜沉積技術進行生產,這一技術也常用于平板顯示器和光伏太陽能電池的生產,“將電池劈成兩半或者把電池放在高溫環境里,但電池仍能繼續工作”,在她看來,Sakti3生產的固態電池在安全上已經完全可以放心。

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