钜大LARGE | 点击量：655次 | 2021年12月16日
固态电池大规模商业化之前有4个问题要解决
尽管第一批真正的固态电池最初是在1970年开发的，但该技术仍未大规模突破。固态电池的容量是我们设备中大规模发现的“湿”锂离子电池容量的两倍多，而且，它更轻，更安全。使用不易燃液体或凝胶作为导体，是一种不能着火的固体物质。多年来，这种“电池技术的圣杯”已经越来越接近中心位置。但是为什么他们还没有成功突破呢？
上周，IO专栏作家JanWouters预测如果该技术能够大规模实施，将会发生第二次电革命。据他介绍，丰田和QuantumScape明年上市的原型是朝这个方向迈出的第一步。
固态电池潜力不仅仅局限于汽车世界，消费电子产品制造商也在探索和测试其可能的用途。例如，麻省理工学院的研究人员开发了一种可持续三天的电话电池，他们还解决了与新电池技术相关的另一个常见问题。
合同和扩大
与“传统”电池不同，固态电池的阳极（负极）完全由锂制成。充电时，该负极在放电时再次膨胀和收缩。这可能导致固体导电材料在膨胀时破裂，或在收缩时与阳极失去接触。为了弥补这种影响，研究人员将管子放置在一个小规模的蜂窝中，可以随着这些收缩和膨胀而移动。
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%
三星的研究人员也提出了类似的问题。除了蜂窝中的管之外，他们在阳极周围使用超薄的碳和银层来抵消收缩和膨胀的影响。据三星科学家称，将这一薄层插入燃料电池可以提高安全性，容量和寿命。他们去年3月建造的原型是同类锂离子电池的两倍。
尽管如此，2021年也不会是固态电池最终突破的那一年，TonvanMolvanHolst中心感觉到了这一点。他指出：“我相信这项技术最终会突破。”据他介绍，在电池领域，技术上需要将四种不同的挑战结合在一起。
增加容量
首先，你得有能力尽可能地把电池容量提高。根据应用程序，您可以了解每体积和每公斤的能量密度。例如，在汽车中，人们希望能够每公斤电池使用尽可能多的能量，以便可以保持电池紧凑。但卡车上的空间并不重要。在那里，如果相同数量的能量占用更多空间并不是那么糟糕。那么你正在承载更多的重量。
减少充电时间
一旦你解决了这个问题，下一个问题随即到来。理论上，新技术已经增加了电池的容量，可以行驶800公里。但传统锂离子电池的充电时间太长会使效果大打折扣。固态电池的充电速度比现有电池快得多，并且持续时间也更长。
提高安全性
这是固态电池直接面临涉及系统安全性和可靠性的第三个挑战。锂离子电池有缺陷的电动汽车在水中存放一周，否则会着火。这是一个真正的困扰，我们必须摆脱这一点。固体物质系统不受此影响。那里没有易燃的电解槽。但是，根据您彼此组合使用的材料，情况也可能出现问题。所以也必须测试一下。
提高可持续性
这使他面临电池系统带来的最后挑战：持续性。范莫尔说：“你不想在几个充电周期后失去容量。许多金钱和精力也正在用于优化这一点。还有一些环保问题，例如，特斯拉正在努力消除阴极中的钴。
VanMol认为，在实现固态电池的巨大希望之前，必须解决所有这四个方面。某些方面在某些领域已经走过了漫长的道路。在创新交易会上，您可能已经能够找到带有固态电池的汽车。但他认为，这真的需要几年时间，我才能买这样的车。
需求很大
同样，发展也在快速发展，需求也很高：“未来几年产能可以增加2½倍，这将得到解决。美国和中国的政府正在投入大量资金开发和工厂建设。特别是在空气污染较高的中国，电气化的压力越来越大。”
根据Horizon2020计划，欧洲近年来在电池技术开发和扩大生产方面投入了约5亿欧元。VanMol还希望使用HolstCentre开发的技术来扩大生产规模。“我们现在正在证明我们的技术有效。之后，扩大规模将是一项相当大的工作；我们的设计与目前市场上的设计完全不同。这意味着我们将无法利用现有工厂。我们不能自己建立一个工厂。”
3D表面提供更大的容量
我们现在正在研究一种用于可穿戴设备的小型电池。安全显然在这些方面尤为重要。他解释说，当电池融化在某人的皮肤上时，你会遇到真正的问题。该电池不同于目前正在开发的固态电池。它是一种全固态电池，因此它本质上是安全的。VanMol说，尽管电池容量有限，但电池中的层比普通A4电池中的层薄100倍。
霍尔斯特中心正在使用3D技术来增加容量。VanMol说：“我们在各层之间以微米尺度构建了数十亿个这些微小支柱，从而创建了一个3D表面，并弥补了这些层非常薄的事实。这也确保了锂可以覆盖更短的距离，这使得电池非常快。”
