固態電池
編輯固態電池是一個電池技術,使用固體電極和固體電解質,代替液體或聚合物凝膠電解質中發現的鋰離子或鋰聚合物電池。建議用作固態電池中固體電解質的材料包括陶瓷(例如氧化物、硫化物、磷酸鹽)和固體聚合物。固態電池已用于起搏器,RFID和可穿戴設備中。它們可能更安全,具有更高的能量密度,但成本要高得多。
廣泛采用的挑戰包括能量和功率密度、耐用性、材料成本、靈敏度和穩定性。
在2017年,約翰古迪納夫,對鋰離子電池的共同發明人,公布了一個固態電池,使用玻璃電解質和堿-金屬陽極包括鋰、鈉或鉀。豐田宣布深化與松下長達數十年的合作關系,包括在固態電池方面的合作。其他開發固態電池技術的汽車制造商包括寶馬、本田、現代汽車公司和日產。家用電器制造商戴森(Dyson)宣布,然后放棄了建造電動汽車的計劃。Fisker Inc.聲稱其固態電池技術將在2023年準備用于“汽車級生產”。火花塞制造商NGK正在開發陶瓷基固態電池。
2018年,從CU Boulder研究中分離出來的Solid Power獲得了2,000萬美元的資金,用于一條小型生產線,以生產全固態可充電鋰金屬電池,預計可產生10兆瓦時的發電量。每年的容量。[大眾汽車宣布對量子電池公司(QuantumScape)進行1億美元的投資,這是一家從斯坦福分離出來的固態電池創業公司。
固態電池的使用
編輯固態電池已發現在起搏器、RFID和可穿戴設備中的潛在用途。[
電動汽車
混合動力和插電式電動車使用各種電池技術,包括鋰離子電池的鎳-金屬氫化物(NiMH)電池、鉛酸和雙電層電容器(或超級電容器),導致由Li離子。
固態電池的挑戰
編輯費用
固態電池傳統上制造昂貴,并且采用了難以規模化的制造工藝,需要昂貴的真空沉積設備。它在2012年,估計基于當時的技術,有20阿固態電池單元將花費US $?100,000,和一個高范圍電動汽車將需要800到這樣的細胞的1000。成本阻礙了智能手機等其他領域采用固態電池。
溫度和壓力敏感性
低溫操作可能具有挑戰性。曾經有人指出固態電池性能不佳。
具有陶瓷電解質的固態電池需要高壓才能保持與電極的接觸。帶有陶瓷隔板的固態電池可能會因機械應力而斷裂。
固態電池的優勢
編輯據信,固態電池技術通過啟用鋰金屬陽極可提供更高的能量密度(2.5倍)。
它們可以避免使用商業電池中發現的危險或有毒物質,例如有機電解質。
由于大多數液體電解質都是易燃的,而固體電解質是不可燃的,因此固態電池著火的風險較低。需要更少的安全系統,進一步增加了能量密度。最近的研究表明,在熱失控下,內部帶有液態電解質的傳統電池中,熱量的產生僅為?20-30%。
固態電池技術被認為可以實現更快的充電。更高的電壓和更長的循環壽命也是可能的。
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