固态电解质能让电池正负极永不接触。即使发生过热情况,固态电解质只是熔化成绝缘体,温度下降后又能恢复成固体,不会分解出气体和多余的热量。 如果一个锂电池,换成固态电解质,它就叫做 “固态电池”。 人类在固态电池上探索的道路至今已经有六十多年。最先生产出来的固态电池,不是那种厚厚的、或者圆圆的,而是像一层薄膜一样。 第一个报道产出固态电池的是日本人。1982 年,日本 Hitachi 公司首先声明自己产出了厚度小于 10 μm 的固态电池,是一层薄膜。但这块电池的功率太低,无法驱动任何电子设备。 薄膜电池现在有更成熟的产品了。2008 年,美国的 Infinite Power Solutions (IPS)公司推出了一种全固态薄膜电池。它只有一个指甲盖大小、两张纸厚,15 分钟就能充到 90% 的电量,可充放电 10 万次,使用至少 15 年。由于是全固态,这种薄膜电池可以随意弯折,在 -40℃ 到 85℃ 温度范围、甚至水下一千多米都能安全使用。 2015 年, Infinite Power Solutions 公司被苹果收购,开始研究用于可穿戴设备上的固态电池。可以想象,如果苹果手表用上固态电池,就能解决续航时间以及体积问题了。 这种薄膜形状的固态电池,在微型电子器件市场上应用广泛。世界范围内,有十几家公司拥有薄膜电池的专利,除了上面提到的两家,还有法国 Bellcore、美国 Cymbet、台湾辉能科技、俄罗斯的 GS Nanotech 等。 俄罗斯公司 GS Nanotech 生产的柔性薄膜锂离子电池。 但薄膜电池生产成本实在太高。它需要利用一种叫做气相沉积的技术,所用设备动辄上百万。如果将薄膜电池用到手机上,一台苹果能卖到 100 多万。 另外,因为电极是薄膜,薄膜电池能储存的能量很少,别说电动车了,手机需要的电力都供不上。 更多人把目光投向了大容量的非薄膜型固态电池。但非薄膜型的电池,目前技术还不是很靠谱。 瓶颈主要有两个:一是固态电解质离子电导率太低,也就是锂离子在固态中“奔跑”得慢,而电池是靠锂离子在正负极间奔跑来实现充放电的,所以这意味着电池充放电慢。二是固电解质和电极接触得没有液态和电极接触好,导致界面电阻太高,这会显著降低电池性能。 在非薄膜型的电池里面,有三种材料可作为电解质:聚合物,硫化物,氧化物。有不少公司说自己在做以聚合物为电解质的电池,但他们做的其实不是聚合物固态电池,而是凝胶电解质,如 Sony 和三星。凝胶的状态介于固态和液态之间,其实根本没有解决安全性的问题,凝胶电池的能量密度也难以提高。所以三星后来索性放弃了凝胶电解质。 其它绝大部分厂商,包括中国新能源科技(ATL),只是在隔膜上涂一层聚合物将隔膜与正负极粘接在一起。话说,ATL 是全球最大的聚合物电池供应商,为三星、苹果、华为、OPPO 等企业供货。 什么时候固态电池才能够进入大规模产业化? 大部分业界的人挺乐观。《日经技术》认为,“ 预计 3 年内能出现性能为现有锂离子电池 2 倍多的产品”。2013 年,美国能源存储联合研究中心(JCESR)则说,“ 5 年内(2018 年)开发出(相比普通锂电池)能量密度达到 5 倍、价格降至 1/5 的蓄电池”。 (责任编辑:本港台直播) |