充电10分钟,续航1200公里-油车将成为历史?

2024-03-26 09:51:31, 乐研 上海皓鸿生物医药科技有限公司


2023年7月,丰田公司打出口号充电10分钟,行驶1200公里,后来丰田的宣称口径又变了——充电十分钟,续航1500公里,数据又增长了。丰田称最早将于2027年向市场投放配备“全固态电池”的纯电汽车,引发业内热议。

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近期,美国哈弗大学李鑫团队发文称找到一种新方法,以锂金属作为负极材料来制备全固态锂电池,充电10分钟循环超6000次后仍保持 80% 的容量。对电池的循环稳定性、能量和功率密度以及安全性研究有了新的指导方向。

      

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锂电池作为当前主流电池技术,在电子设备、移动通信、电动车等领域发挥着重要作用。然而,锂电池也存在着诸多问题,如金属锂枝晶生长、电解液膜的形成等,限制了电池的循环寿命和安全性。针对这些问题,众多研究团队致力于改进锂电池技术,以提高其性能和安全性。在X-MOL网站上搜关键词“锂电池”,能跳出近200位学者教授在做相关的研究。

日本和欧美企业,在全固态电池的研发上投入很大,日本之外,韩国三星 SDI 和 SK电池企业也在联合研发固态电池。德国宝马,已经在自建电芯研发中心,计划2026 年实现固态电池突破和量产。奔驰很早就与电池厂商在联合开发制造配备固态电池的测试车辆。欧洲也推出了《电池2030规划》及《2030电池创新路线图》,由欧盟多国共同出资32亿欧元用于发展固态电池。

      固态电池是一种使用固体电极和固态电解质的电池,相比传统锂离子电池,它的优势明显:充电速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高、低温不怕电量跳水、循环寿命更长以及对热管理的需求会降低。固态电池优势这么明显,目前遇到的难点也很突出,它的难点在于电极与电解质之间的界面接触,由原来的固-液接触变为固-固接触。在循环过程中,由于枝晶的问题,容易造成应力堆积,电化学性能衰减,甚至导致裂缝的出现,容量快速衰减,循环寿命差。这些问题都需要通过材料选择和工艺改进来解决。

固态电池为何在全球迟迟无法推进,一大原因在于固态电池的成本非常高,全固态电池的成本是液态电池的四倍,这是它的核心难题。

其次是材料方面,在合适的硫化物电解质材料这一关键课题上,包括丰田在内的全球车企一直未能破局。

再次是生产端。目前的全固态电池不仅生产环境要求极端严苛,生产过程极端繁琐复杂,而最终的良品率却极为低下,更关键的是,固态电池的推进,很大程度上必须要投巨资完全重建一整套的全新生产线。而中国在三元锂和磷酸铁锂电池的研发上下了重注的,再重注投入固态,也需要考虑到巨大的沉没成本。

     随着电动车技术的不断突破和提升,电动车已经成为未来出行的主流选择之一。充电时间缩短、续航里程增加,使得电动车更加便捷实用。因此,无论是从环保角度还是从便利性考量,电动车都将成为人们出行的首选。选择支持新能源汽车的发展,意味着选择更清洁、更高效的出行方式,也意味着为环境保护贡献自己的一份力量。

虽然目前还是困难重重,各个头部公司都把商业量产目标定在2027-2028年,这几年在研发上的竞争必定极为激烈,乐研提供各种稳定,质优的锂电池研究相关试剂,助力各位老师早日攻克核心难题。

参考资料:

1.Ye,L.Lu,Y,Wang,Y.et al.Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials. Nature Materials (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-023-01722-x

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