近年来,固态电池已成为一项极具前景的电池技术,其凭借更高的安全性、高能量密度、更长的使用寿命,有望重塑存储和利用能源的方式。固态电池在诸多方面优于锂离子电池。也正是由于这些原因,它被誉为交通运输行业的下一个重大变革。
当前,诸多电池研究人员致力于开发先进的固体电解质材料,在保持稳定性的同时能提供高离子电导率。锂磷氮氧化物和硫化物等材料在提高固态电池的整体性能方面表现出了良好的前景,与常用的锂离子和锂聚合物电池相比,固态电池代表了电池技术的重大转变。
锂离子电池体积庞大,不仅占用过多的空间,而且还增加了汽车重量,对汽车的性能和操控性产生不利影响。然而,固态电池为这一困境提供了理想的解决方案。它们具有紧凑的设计,并通过利用薄固体电解质在更小的体积内实现了更高的能量存储。值得注意的是,固态电池用锂金属替代了锂离子电池中的石墨阳极,从而实现了更高的能量密度。
固态电池无需在阳极和阴极之间使用单独的材料,因为电解质同时充当阳极和阴极。此外,对于固态电池来说,也不再需要防止锂离子电池中电解液泄漏所必需的安全外壳部件。因此,固态电池可以简化为更紧凑的形式,而不会影响他们的能量储存能力。阻止消费者接受电动汽车的主要因素之一是电池续航里程有限,固态电池有可能使锂离子电池的续航里程增加近一倍,有望将电动汽车转变为长途旅行的绝佳伴侣。据现有相关数据来看,固态电池原型已证明一次充满电后可行驶约 800至 1000公里的续航里程。
固态电池在能量密度方面实现了显著飞跃。目前市场标准的磷酸铁锂 电池的单节能量密度通常约为 120-140Wh,而锂离子电池的单节能量密度为130-220Wh。相比之下,固态电池每节电池可提供约 300-400Wh的能量密度,其表现优于当前电池技术。
然而,综合各方面考虑,有相当一部分人仍然倾向于燃油汽车,因为加油时间短且更加方便。当前电动汽车的主要缺点之一是充电时间较长,尽管现在有所改善,但当长途驾驶时很少有人有耐心等待几个小时来给电池充电。尽管如此,固态电池有望完全消除这个问题,与锂离子电池相比,固态电池能够显著缩短充电时间。根据目前的进展,普通固态电池可以从空电量充到 80%的电量15 分钟内。这标志着电动汽车和内燃机汽车在缩小充电或加油时间差距方面将取得重大进展。
固态电池可以显著降低火灾风险。相比之下,固态电池由于采用固体电解质,本质上更安全,消除了与液体泄漏相关的风险。此外,它们还可以减轻与充电和放电过程中锂枝晶形成相关的安全问题。一些先进的固态电池即使在经历 5000次充电周期后仍能保持高达 90%的容量。
评论
加载更多