说出来你可能不信,锂电池又有重大突破了!
(资料图)
近日,美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了一种新型固态锂金属电池。
这种电池有多变态呢?根据介绍称,电池有望实现3分钟内完全充电,并且可持续使用20年。
在实验室中,电池原型实现了充电速度快至3分钟,并且生命周期内可循环次数超过1万次。远超目前同类表现最好的2000—3000次循环周期。
别的不多说,黑马光看这个数据的第一感觉就是不太信。
因为锂电池在现阶段已经达到了一种“瓶颈”,虽然我们可以通过更换一些材料优化它的充电速度、电池寿命、降低成本,但是如果没有重大突破的话,想要直接提升到3分钟、循环次数超过1万次还能落地商用,那几乎就是“天方夜谭”。
如果真的可以实现,那必将改写现在的新能源市场。
然而,看见这项技术背后的研发团队,黑马也开始沉默了。好歹也是哈佛大学,不至于干出那种事情。
另外,这初创公司Adden Energy宣布已获得哈佛大学技术发展办公室授予的独家技术许可,用于推进该技术的商业化。其目标是将电池缩小为手掌大小的“软包电池”,其组件封装在铝涂层薄膜中。
那么,这种电池这些逆天的特性到底是怎么来的呢?
首先,相较于市面上锂电池所使用的锂离子,这块新型固态锂金属电池,使用的是纯金属形式的锂。
而这里的“固态”是指使用固体电极和固体电解质,而不是现阶段普遍采用的锂离子电池中的液体或聚合物凝胶电解质。
从这里就可以看出,它和传统的锂离子电池不同。因为锂的电荷密度很大,所以在同等体积下,锂金属电池的电池容量是要优于普通的锂离子电池,同时充电时间也比传统锂离子电池快。
那既然如此,为什么传统的锂电池不直接采用这种金属形态的锂金属电池呢?
这是因为锂金属电池容易形成“树突”——一种微小的、刚性的树状结构。“树”生长凸起的针状部分被称为枝晶,而枝晶会长入电解质并刺穿分隔阳极和阴极的屏障,从而导致电池可能起火。
这种电池便是解决了枝晶刺穿屏障的问题。
根据资料显示,新型固态锂金属电池采用了类似三明治的多层结构可防止枝晶结构生成。
“如果将电池想象成三明治,首先一层是面包(锂金属阳极),然后是生菜(石墨涂层),接下来是一层西红柿(第一种电解质)和一层培根(第二种电解质),最后是另一层西红柿和最后一块面包(阴极)。在这种设计中,树突在“生菜”和“番茄”中生长,但在“培根”处停止。“培根”屏障阻止枝晶穿过使电池短路,从而防止了故障产生。”
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另外,该电池具备可自我修复的能力。这也意味着它的化学成分允许它回填由枝晶产生的孔,从而进一步延长电池的使用寿命。
以上便是这种新型固态锂金属电池的作用原理。说完了优点,我们就再来“浇一盆冷水”。
判断一个技术靠不靠谱、有没有发展前景,先得看看它在资本市场是否受到追捧。
因为资本的目的便是应用落地变现,如果没有资本追捧,那就说明它或多或少的存在不能大规模商用的问题。因为资本投资追求的是回报,如果不能大规模商用,那资本显然就不会进行投资。很残酷,但这就是事实。
另外,锂金属电池所使用到的材料成本也比传统锂离子电池的成本高上不少。
因为锂金属材料活性太高,容易与空气中的水分发生反应,需要在真空或惰性气体中制造,成本极高。目前锂金属材料的市场价为 300 万元 / 吨,约为碳酸锂的 7 倍。
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最后,早在1990 年美国橡树岭国家实验室就造出了固态电池。那时候的就实现了充电几分钟、充放上万次不衰竭,且能量密度超过700Wh/kg,是现在液态锂电池的 2.5 倍。不过直到现在为止,固态电池也没有大规模量产。
所以,Adden Energy拿到的这项技术,黑马相信它是好的。但想要量产的话,还有太远的路要走。