什么是固態(tài)電池，為什么它們是汽車的未來？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 09:38
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我們的日常需要越來越多的容量，耐用性和穩(wěn)定性的電池。無論是移動(dòng)設(shè)備還是電動(dòng)汽車，都需要更好的電池。像特斯拉這樣的品牌在鋰離子電池的管理方面取得了真正的成就，在不需要更換電池的情況下提高了模型的自主性。但這還不夠。如果有一天電動(dòng)汽車想要模仿熱力發(fā)動(dòng)機(jī)汽車作為交通工具，那么電池應(yīng)該提供更大的自主性，更高的穩(wěn)定性甚至安全性。并且這可以通過所謂的固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)。
幾個(gè)月前，豐田暗示，到2022年它可能推出配備固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。并不是唯一一家對這項(xiàng)新技術(shù)寄予厚望的制造商。Dyson計(jì)劃生產(chǎn)電動(dòng)汽車，其子公司Sakti3開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。另外智能手機(jī)的制造商也會(huì)像三星一樣投注固態(tài)電池。雖然在這種情況下，他們對他們提供的安全性更感興趣，因?yàn)樗鼈儾荒芟?ldquo;經(jīng)典”鋰離子電池那樣被點(diǎn)燃。
什么是固態(tài)電池
該固態(tài)電池是鋰的演進(jìn) - 離子電池，其主要發(fā)展必須約翰B.古迪納夫，認(rèn)為該鋰的父親 - 離子電池，奧斯汀大學(xué)（得克薩斯州）。在94歲時(shí)，他繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，以便固態(tài)電池成為現(xiàn)實(shí)。但要了解固態(tài)電池的工作原理，我們必須首先記住鋰離子電池的工作原理。
鋰離子電池由兩個(gè)金屬（或復(fù)合）電極組成，一個(gè)是陰極，另一個(gè)陽極浸沒在導(dǎo)電液體（電解質(zhì)）中。該集合就是所謂的單元格。并且?guī)讉€(gè)電池的組合形成電池。電池使用鋰鹽作為電解質(zhì)，其獲得在陰極和陽極之間發(fā)生可逆化學(xué)反應(yīng)所必需的離子。
當(dāng)電池充電并且設(shè)備與其連接以進(jìn)給時(shí)，例如當(dāng)我們啟動(dòng)汽車時(shí)，該組的電路閉合。這激活了引起電離粒子從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的循環(huán)的化學(xué)反應(yīng)，將電子的產(chǎn)生拖到電池的端子，即“釋放”能量。如果然后將充電器連接到電池端子，則會(huì)發(fā)生反向化學(xué)過程：顆粒沿另一個(gè)方向循環(huán)，電池重新充電。
固態(tài)電池的工作原理與鋰離子電池相同，主要區(qū)別在于電解液。在第一種情況下，它是液體，在第二種情況下是固體材料。在研究小組利用約翰·古德諾一個(gè)電解質(zhì)玻璃這將有利于大批量生產(chǎn)，但也有其他球隊(duì)與其他材料的工作，如納米金裹在沉浸在凝膠依次錳。就其本身而言，豐田對其使用的穩(wěn)固性保密。
有什么好處
從理論上講，固態(tài)電池將成為電動(dòng)汽車熱潮的靈丹妙藥。豐田拒絕制造電動(dòng)汽車，因?yàn)樗J(rèn)為在目前的技術(shù)狀態(tài)下，無法滿足駕駛者的需求。也就是說，它的自主權(quán)非常有限，并且需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行夸張的長時(shí)間充電。對于豐田來說，兩個(gè)陷阱使得電動(dòng)汽車今天變得不可靠。然而，配備固態(tài)電池的汽車將消除這兩個(gè)弱點(diǎn)。
在鋰離子電池中，隨著時(shí)間的推移，即在生命周期（充電和放電）中，液態(tài)鋰通過穿過陽極和陰極之間的隔板而固化，從而產(chǎn)生樹枝狀晶體（或空腔）。這些枝晶會(huì)導(dǎo)致電池性能下降，在極端情況下會(huì)導(dǎo)致過熱，短路甚至爆炸。
John Goodenough的團(tuán)隊(duì)使用固體玻璃電解質(zhì)，即液體的位置。玻璃電解質(zhì)允許使用的堿金屬陽極（負(fù)側(cè)），其增加了電池充電的密度 -可以存儲(chǔ)更多的能量比鋰離子相同大小-并且防止枝晶的形成。此外，玻璃使電池即使在-20C的環(huán)境溫度下也能運(yùn)行。
因此，固態(tài)電池提供更多的自主權(quán)，非常短的充電時(shí)間和安全性。據(jù)John Goodenough團(tuán)隊(duì)稱，固態(tài)電池可以存儲(chǔ)三倍于鋰離子電池的能量，并在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)充電。在此外，由于該固態(tài)，也更安全，因?yàn)樵谑鹿什粫?huì)起火 ， 因?yàn)樗c鋰離子的不和也防止枝晶的形成，大大延長其使用壽命和安全性（因此利息三星在這種類型的電池......）。此外，使用玻璃基電解質(zhì)將有助于這些電池的大規(guī)模生產(chǎn)，從而有助于降低其成本。
在交易時(shí)
在調(diào)查開始時(shí)，人們可能會(huì)認(rèn)為在這些電池的交易中看到實(shí)際應(yīng)用還需要幾十年的時(shí)間。然而，已經(jīng)有許多制造商存放與固態(tài)電池相關(guān)的專利。由于Maria Helena Braga在玻璃領(lǐng)域取得的進(jìn)展，豐田，菲斯克或三星，甚至John Goodenough自己的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在這方面申請了專利。所有這一切使我們越來越接近商業(yè)現(xiàn)實(shí)。
三星估計(jì)，在最多兩年內(nèi)，它將擁有市場上固態(tài)電池的智能手機(jī)。就其本身而言，豐田將推出首款采用固態(tài)電池的電動(dòng)汽車2022年。如果這種類型的電池符合其承諾 - 自主性，快速充電，安全性，低成本 - 電動(dòng)汽車將最終強(qiáng)制譴責(zé)內(nèi)燃機(jī)死亡。
