关于固态电池你需要知道的3件事

 

随着当前推动将更多的环境友好做法纳入我们的能源消费方式,现在比以往任何时候都更需要可持续能源解决方案,以发展和跟上不断变化的趋势和技术发展。对这一需求的一个可能答案是固态电池的发展。固态电池与锂离子电池的不同之处在于,它们有固体电解质,而不是液体电解质,这使电池具有更高的电化学稳定性。从液体电解质到固体电解质的这种转变非常重要,因为它消除了更常用的锂电池中发现的一些最大问题,如:高可燃性、热失控风险和有毒泄漏。除了是一种更安全、更稳定的电势能存储形式外,将液体电解质替换为固体电解质还意味着可以将能量存储在更紧凑的外壳中。

这些陈述的优势毫不奇怪地引起了不仅是电动汽车(EVs)制造商的注意,而且也引起了参与重型公路运输和海上旅行的利益相关者的注意。固态电池的框架缩小但储能能力相同,这意味着它能有效降低成本,同时能够提高性能和稳定性。尽管在它被认为是商业上可行之前仍有工作要做,但它所拥有的潜力使许多人相信,它应该并将在未来十年内成为电能储存系统的标准。 

  1. 安全和可靠

目前,锂离子电池仍然受到青睐,并被更多地使用,因为与其他材料制成的电池相比,它的能量密度相对更高,寿命更长。然而,如前所述,液态电解质的使用使电池暴露在一系列潜在的危险中,使其在工作中无法预测。对于任何使用锂离子电池的产品,无论是玩具、电脑,甚至是电动车,都一直存在着风险,因为电池对高温的敏感性意味着,如果电池组损坏或出现故障,它很容易过热或自燃。这种威胁一直是促使许多研究人员和电池开发商加倍重视固态电池的观点的主要因素,固态电池不易燃,抗自燃,是所有类型技术中更安全和更好的电池替代品。

  1. 节能 

除了在安全方面的明显优势,研究人员认为,固态电池还具有潜力,可以储存相同大小的液体电解质锂离子电池所能储存的能量的2至3倍。储存能力的大幅提升可能证明对电动车制造商来说是革命性的,因为使用固态电池将使电动车在不改变电池尺寸的情况下行驶更远的距离,从而解决对电动车的普遍保留意见,如范围焦虑。固态电池能够在更高的温度下工作,这意味着它不需要像锂离子电池那样的冷却系统来防止过热,因此,除了它是一个更紧凑的电池系统外,它也是一个更轻、更高效的替代品。

  1. 设计的灵活性 

固态电池带来的另一个额外优势是其可塑性。固体聚合物电池可以做成0.64毫米的薄片,大约是最薄的液态离子电池厚度的十分之一,这使得它们更加灵活,更容易操作。这也意味着固态电池的电池外壳并不局限于矩形,而是可以根据它所安装的产品的不同空间限制来进行塑形。这种水平的可定制性使制造商能够探索更大胆和更有创意的设计解决方案,因为电池间距不会像液态离子电池那样成为一个问题。 

挑战

的确,有很多理由说明从液体电池到固态电池的转变将是一个有利的变化,然而,如前所述,固态电池仍有一些障碍。 电池研究人员 为了将其完全应用于实际的日常环境,必须克服这些障碍。其中一个障碍是,固态电池具有锂离子电池所不具备的物理限制。固态电池的导电性能本来就比锂离子电池差,因为固体介质意味着它扩散离子的速度较慢。除此之外,固态电池的性能还取决于温度--固态电池只有在较高的温度条件下才会有最佳的运行效果,而在较低的温度下,其导电性和性能会急剧下降。这意味着,目前,固态电池受到温度的限制,这使它们不能像它们需要的那样具有多功能性。

固态电池的另一个限制是,作为相对年轻的技术,固态电池与其他可用的替代品相比仍然相当昂贵。据估计,到2026年,固态电池的价格可能在$800/kWh到$400/kWh之间,而目前液态电解质电池的价格在$156/kWh左右。这意味着固态技术也有待于成为经济上可行的替代方案。

总结

固态电池技术仍处于发展阶段,仍需要进一步改进和完善。然而,尽管它目前处于早期阶段,但固态电池目前所表现出的潜力已经非常有前途。一旦固态技术成熟,它无疑将不仅是电池技术的巨大进步,而且将通过提供更有效和更安全的能源储存解决方案,推动整个可持续能源的发展。

 

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阿尔滨团队

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