电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满(2)

2022-09-26 14:25  量子位

中间这层电解质也可换成Li9.54Si1.74(P0.9Sb0.1)1.44S11.7Cl0.3 (LSPS),也能获得类似的性能表现。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

这样的安排好处是,锂枝晶可以穿过石墨和第一层电解质,但到达第二层电解质时被"拦截"下来,真正解决了锂金属电池的一大难题和痛点--

电池反复多次充放电,陶瓷颗粒中会频繁产生微米或亚微米级裂纹。裂纹一旦形成,锂枝晶穿透及短路现象就难以避免。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

"三明治"中间的这层固态电解质,恰好让锂枝晶无法刺穿整个电池,从而避免了电池正负极发生短路甚至起火。

除了提高安全性,这种设计还让电池在0.25mA/cm?电流密度、室温的情况下,循环使用1800小时,性能表现远超单一固态电解质的电池。

"三明治"固态电池,行业内啥水平?

首先要理解什么是固态电池。

固态电池,就是指采用固态电解质的锂离子电池。

工作原理上,固态锂电池和传统的锂电池并无区别。

两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态,相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

一般按照正负极材料的不同,固态电池还可以分为固态锂离子电池、固态锂金属电池(以金属锂为负极)。

产业链方面,固态电池产业链与液态锂电池大致相似,两者主要的区别在于中上游的负极材料和电解质不同,在正极方面几乎一致。

固态电池核心优势首先是高能量密度。理论上其单体能量密度最高能达到900Wh/kg,有望彻底解决里程焦虑问题。

其实目前的动力电池已经能达到1000公里续航,比如宁德时代就有相关产品。

但这是在电池包结构、制造工艺上投入大量成本换取的有限进展,这条路线的上限不高。

而固态电池的1000公里续航,其实是一件很容易的事,也就允许企业把更多成本投入安全、能源效率等等方面。

其次是高安全性,许多无机固体电解质材料不可燃,聚合物固体电解质存在一定可燃风险,但相较于电解液安全性也大幅提高。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

基于这两点,固态电池也被认为是未来动力电池最有希望的发展方向之一。

目前的阶段,固态电池仍然处在研发试制,国内外都有重要玩家跟进。

据前瞻产业研究院梳理,目前全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所推进固态电池技术。

欧美车企对固态电池初创企业关注度较高,车企通过收购、投资在固态电池领域中的初创企业如Solid Power、SolidEnergy Systems、Ionic Materials等以获得技术储备。