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不仅中国,美国也在抢此新赛道,超级电池即将诞生? 2025-01-28 17:15:22

2025-01-28 20:37·百科密码

最近,美国宣布说自己要研发出革命性的固态电池,并认为这种电池将会打破现在的局面,让电池技术再次达到一个新高度。

负责研发的Microvast公司宣称,该技术能够让电池达到非常高的电压,几十伏特甚至更高。

这是什么样的概念呢?要知道,在传统锂离子电池电压,也就只在3.2V到3.7V之间,而运用这新技术则可以将现有电池电压提升好几倍。

以往传统电池依赖液态电解质,而Microvast公司则采用固态电解质。这意味着未来的电池能够安全地承受更高的电压,无需顾虑液态电解质可能发生的分解或短路风险。

此外,Microvast公司的固态电池技术不仅支持高电压运行,还大幅提高了充电效率。

以前传统锂电池在面临高电压环境时,它的充电速度会明显变慢,影响效率。然而,新技术可以帮助它摆脱液态电解质的局限,这使得电池能在高电压环境下,安全稳定地工作,并且不担心过热的问题。

这意味着电动车未来的发展,将会迈上一个新的层次,从充电效率、续航里程到动力性能,都将迎来显著提升。

除了性能,该固态电池的系统、安全性和应用领域,也有着突破性的变化。

传统电池需要依赖复杂的电池管理系统来调控电池单元,Microvast的固态电池则通过引入双极堆叠架构,极大的简化了电池单元间的连接结构,从而降低了整个电池系统的复杂程度。

它还具有更加牢固的结构,在高温环境或受到撞击等极端条件下,与传统锂电池相比,也显示出了更强的安全性能。

随后,这固态电池虽然目前主要应用于电动车上面,但放眼望去,它们的应用范围可不止于此。

凭借这诸多优点,这类电池同样适用于数据中心的应急供电、机器人技术以及人工智能驱动的系统等对功率要求较高的领域,并且潜在的应用范围可能还会进一步扩大。

不仅Microvast公司在固态电池研发领域有所布局,很多公司都觊觎这一领域的机遇。

例如,美国新兴电池企业Factorial就与梅赛德斯-奔驰携手合作,成功研发出Solstice的新型全固态电池,其能量密度高达450瓦时/千克,有望使电动汽车的续航提升80%

同时,这电池还能有效地降低汽车的整体重量,为电动汽车的轻量化设计带来显著优势。

还有位于美国马里兰大学的初创企业ION,宣布说自己已经成功构建起固态电池生产线,并在最近会向美国军方供应产品进行测试验证。

该公司计划在今年内生产1兆瓦时的电池单元,并预计明年初将产能提升至10兆瓦时。

ION更是放下豪言,说等到2028年,其所研发的电池产能目标为500兆瓦时,并会成为美国领先的固态电池生产公司之一。

可见,多家公司都想在电池这领域分一杯羹。

中国电池也不甘示弱,最近发展得如何?

就在今年1月,我国宣布在电池技术方面取得了重要进展。

北京大学庞全全教授率领的团队,成功研发出一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料,据说它展现出极佳的离子导电性能。

随后,团队进一步开发出了全固态锂硫电池,该电池不仅具备出色的快速充电能力,还拥有极长的循环使用寿命。

庞全全团队通过非常细致的化学调配和巧妙的结构设计,把能进行氧化还原反应的碘元素巧妙地加到了他们的材料里。

简单说,该做法让传统电池里,那些不容易发生的化学反应变得容易了,而且还大大加快了固体和固体之间的硫反应速度。

这一开创性进展,为全固态锂硫电池在快充性能上,开辟了新途径。该团队所研发的全固态锂硫电池可以让充电时间缩短至分钟级别,且循环充电次数可高达万次,让电池效率大幅度提升。

中国,作为电动车的重要市场和生产国,自然需要找到一个能够打败燃油车的新方式。

而目前的新能源车仍面临诸多问题,比如大部分车当前的动力电池续航不稳定,易受温度影响,因此这种新固态电池被看作是电动汽车的新希望。

如果固态电池能商业量产,那对于这个行业将会是一个颠覆性的成果。毕竟固态电池有着续航2000公里,充满电只需要十多分钟等诸多优点,简直就是对燃油车进行降维打击。

其实我国各大知名车企和多家科技公司,也早已加入了这条赛道。

像宁德时代、比亚迪和国轩高科这些行业领头羊,在固态电池技术方面,已经取得了很大的突破,走在了前列。

同时,亿纬锂能和中航锂电等企业也在不懈努力,紧跟步伐,同其他先进公司一起推动固态电池技术不断向前发展。

在这些公司里,宁德时代的成就尤为瞩目:他们现在研究的全固态电池技术,大概处于比较先进的第四阶段,但主要还是做些小批量的样品出来,并且已经做了些基本的实验,来验证一下效果。

虽然现在这些固态电池还没办法直接用到市场上,宁德时代的研发,也只是到了全固态电池技术的比较高级的阶段。但跟全世界的情况比起来,宁德时代的成果已经相当优秀了。

不过,当前电池研发工作,无疑是一项极具挑战性且充满艰辛的复杂任务。它要求科研人员不仅要具备深厚的理论知识,还需要拥有丰富的实践经验,以及面对无数次失败而不屈不挠的精神。

因此,在短期内,我们或许难以目睹电池技术领域出现颠覆性的重大突破。

然而,正是这份对未来的不确定性和挑战性,更加激发了我们内心深处对于科技进步的无限憧憬与希望。

电池的变化都有啥

为什么即使那么难,还非要研发固态电池不可?这就要提到目前常用电池的困境了

我国现在常用的电池有锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池,不同的电池也能针对不同场景。

首先是锂电池,最早用硫化钛作为正极材料,而锂金属锂则被选为负极材料。

然而,早期的锂电池循环性能不佳,在充放电循环过程中容易在电池内部形成锂枝晶,这可能导致电池内部发生短路

后来,索尼公司准备大量材料,研究出1亿种以上正负极电解液的组合,这才成功推出第一款面向市场的锂离子电池,标志着锂电池能顺利运用于各个使用行业。

后来,索尼公司更进一步,在锂电池的负极使用炭材料,正极使用以含锂的化合物,以锂离子代替金属锂,这样的电池化学性能更加稳定,从而增加了安全性、延长使用寿命,提高了整体的效率。

这也成功让锂电池在便携式电子设备中,得到了广泛应用,并为后续电池技术的发展奠定了基础。

第二个常用电池是磷酸铁锂电池,它是一种以磷酸铁锂作为正极材料,碳作为负极材料的电池。

与早期的锂电池相比,它展现出了更高的工作电压、更长的循环寿命。很多人选择它是因为磷酸铁锂电池提供了更高的热稳定性和安全性,更长的循环寿命,以及更低的成本。

在诸多优点中,人们最先盯上它的安全性能。

有人做过实验,发现该电池在过充、过放、短路等极端条件下,更不容易引发热失控或起火

再加上它们内部的钴和镍含量不多,在生产和回收处理过程中对环境的影响较小,也符合当下的绿色主旨。

然而,它亦存在不足之处,主要体现在能量密度相对较低,特别是在天气极冷的情况下,它的充电效率就会大打折扣。

因此,磷酸铁锂电池在低温条件下效果就没那么好了,特别是在北方冬季缺乏供暖设施的充电环境中,其适用性会受到限制。

然而,方法永远比困难多,三元锂电池正是这样具备解决痛点的一种方案。

三元锂电池弥补了磷酸铁锂电池低能量的缺陷,从而让它成为那些需要长续航里程、依赖高能量密度供电的设备,或车辆的理想选择。

因此,三元锂电池因其高能量密度和良好的低温性能,在一定范围可以代替磷酸铁锂电池,在电动车的应用中非常受欢迎

但是,也并没有十全十美的电池,三元锂电池成本高,且热稳定性极差,在高温环境下存在安全风险,且使用寿命也不如磷酸铁锂电池。

可见,要找到一个十全十美的电池实在是太难了,这也就是为何大家对固态电池如此向往的原因。

信息来源:

前瞻网 重磅消息!我国科学家开发出新型全固态锂硫电池,有望实现分钟级快充和万次循环充电【附固态电池行业现状分析】

IT之家 北大 2025 首篇 Nature:新型全固态锂硫电池问世,循环寿命超 25000 次

新华社 2023年我国锂离子电池产量同比增长25%

环球网科技 新固态电池或将电动车续航增加80%


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