低成本全固态锂电池

德州大学奥斯汀分校的机械工程和材料科学教授JohnGoodenough是锂离子电池的共同发明人，今年94岁高龄的Goodenough教授领导了一个团队发明了一种快速充电的低成本全固态电池，研究报告发表在《EnergyandEnvironmentalScience》期刊上。因此标题的足够好不是形容词而是人名，也就是题图的老爷爷。随着小星来看看这个黑科技吧。

JohnGoodenough教授的中文官方译名是约翰-古迪纳夫教授，但我更喜欢按照直译叫他"足够好"教授。因为这个名字真的略显霸气。

什么？还不知道"足够好"老爷子是谁？那先让小星给大家科普一下他的生平

发明可充电锂离子电池：70年代离开MIT林肯实验室之后老先生收到了牛津大学的邀请进入了无机化学实验室开始了他的固体化学的研究之路。他引领的项目组和SONY公司合作开发出了基于碳材料负极和钴酸锂LiCoO2材料正极的可充电离子电池。也就是目前广泛采用的锂离子电池技术。

A123的M1B系列26650电池

过针刺 低温防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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开发磷酸铁锂电池技术：基于钴酸锂LiCoO2材料的锂离子电池由于钴元素稀缺的原因成本很高。老先生一直想找寻一种成本更低性能更高的锂电池技术。1986年"足够好"先生受聘于德克萨斯大学奥丁学院机电工程学院担任教授。并在此期间引领项目组开发了低成本的磷酸铁锂LixFePO4正极材料。其安全性被实验证明完全可以满足混动动力汽车的高功率动力电池应用。而材料的专利最终被Hydro-Quebec公司买下并真正应用到混动动力汽车应用中。该正极材料最终被市场证明具有很好的充放电性能、廉价、安全并且对环境无污染。国际知名的电池供应商中目前被万向收购的A123公司使用的锂电池技术就是该磷酸铁锂LixFePO4负极材料专利。A123M1A和M1B磷酸铁锂电池系列以其优异的电池循环寿命、安全性、低自放电（几乎无限的库存存放寿命）等特性，使得以这些优势著称的镍氢NiMH电池都黯然失色。下图为A123的M1B系列26650电池。具体型号为ANR26650M1-B。26650的含义：26为圆柱体电池直径，650为电池长度。因此26650电池与特斯拉汽车使用的18650电池长度相同，直径更大。

"足够好"教授在2013年接受了美国总统奥巴马颁发的美国国家科学奖章（又称总统科学奖章），表彰他为科学作出的杰出贡献。如下就是颁发奖章时奥巴马和"足够好"教授的合影。

年复一年，老爷子今年已经94岁了，还奋战在先进锂电池开发的第一线。不管怎么说这种精神小星是五体投地的。于此同时老爷子带领的团队可谓频传捷报。先是关于锂空气电池的最新成果。接下来就是文首提到的关于固态锂离子电池的研发成果。相关的研究虽然还不具备量产条件，但是都非常具有权威性。比如此次固态锂离子电池的研发成果就在核心期刊EES（Energy&EnvironmentalScience）上发表了论文

首先举个例子介绍一下什么是固态锂离子电池。它和目前的传统锂电池有什么区别

固态锂离子电池抛弃了传统锂电池的液态电解液，而采用固体材料代替。其最直观的优势就是能量密度大幅增加。并且解决了传统锂电池容易起火的问题。目前比较接近量产的就是博世BOSCH收购的SEEO的固态锂电池方案。

无人船智能锂电池

IP67防水，充放电分口 安全可靠

标称电压：28.8V
标称容量：34.3Ah
电池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
应用领域：勘探测绘、无人设备

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固态锂离子电池与传统锂电池比较

博世BOSCH收购的SEEO的固态锂电池方案

此次研究成果的特殊之处，可以总结如下：

正极使用了碱性材料（元素包括锂Lithium，纳Sodium，钾Potassium）

负极使用了铜碳复合材料Copper-Carbon

电解质为固态锂玻璃和纳玻璃Li-glassandNa-glasselectrolytes

组成了类似超级电容的双层电解电容electric-double-layercapacitance(EDLC)

具体结构和相应工作原理如下

新型固态锂离子电池内部的双层电解电容electric-double-layercapacitance(EDLC)结构

拥有了如上结构，该新型固态锂离子电池具有如下优势：

1.低成本

2.全固态

3.高能量密度

4.长循环寿命

5.可在低温下工作

据论文的数据，该新型固态锂离子电池基于其全固态的结构，解决了传统液态电解液在快速充电时产生树突（晶须）的问题。从根本上防止了锂电池内部短路起火。另一方面，通过固态电解质材料减小了电极之间的间隔，从而提高了能量密度和降低了成本。论文中表示其能量密度至少可超过目前传统锂离子电池的3倍。另一方面，通过测试，该新型固态锂离子电池可以达到1200个循环的长循环寿命。并且这是首次这类固态锂离子电池可以工作在60度的环境温度以下。之前的固态锂离子电池的一般工作温度多在60~120度之间。而该新型固态锂离子电池可以甚至工作在0度以下的环境温度下。