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固态电池显示出希望

2020-01-07 08:35:42来源:

上个月底在东京车展上首次亮相的凌志雷克萨斯LF-30电动概念车上的鸥翼车门打开时,在车门上可以看到两个亮蓝色字母的单词:“固体状态。”

进一步的证据表明,丰田有望兑现其在2017年做出的承诺,即到2020年代中期将固态电池投放市场。

这些电池不仅将固体材料用于电极,而且还将电解质用于电解质,通常是液体或凝胶。

据新闻报道,首席技术官重木茂史在东京车展前对记者说,明年,丰田将在东京奥运会上首次亮相一款采用固态电池驱动的民用概念车。他说,丰田汽车预计固态电池将在2025年左右开始量产。

在替代下一代电动汽车电池中锂离子的竞赛中,固态技术不仅在丰田汽车公司而且在许多其他主要汽车制造商和电池供应商(例如日本)中都获得了广泛的关注。松下公司和韩国的LG Chem。固态可能具有神奇的公式,可以实现从内燃机到电动机的几乎无缝过渡。研究人员知道,从根本上替代汽油,未来的电动汽车电池(无论其化学性质如何)必须:

具有强大的功率和密度,能够超快充电,大幅降低着火的危险,使用寿命长,成本远低于如今的锂离子,且价格实惠,可以大规模生产。
电池基础

阳极:带正电的电极阴极:带负电的电极电池:是packDendrite一部分的单个电池:锂电池内部的生长,如晶须,可能会引起短路。这种增长会刺破电池的隔板,并导致电池失效。电解质:电池内部的一种介质,使离子能够在正极和负极之间流动。电解液可以是液体,固体或凝胶。将电子从电池的一侧传输到另一侧以产生电流能量密度:电池可以存储的能量与其大小或质量有关。密度决定了电动汽车在两次充电之间可以行驶的距离。电池内部的高反应性金属。锂离子从负极移动到正极,然后再次返回。包:一组串联的单个电池。配备85千瓦时电池组的特斯拉Model S具有7,104个独立电池。电池可以存储的电量与其大小有关。具有高功率密度的电池使车辆能够非常快速地加速,但并不能帮助其在两次充电之间走得更远。当电池组中的一个电池过热并导致其他电池过热,超出车辆冷却系统的能力时,可能导致起火。

“当然,游戏现在已经改变了,”美国高级电池联盟主管乔·洛格拉索(Joe LoGrasso)告诉Shift。他说:“韩国人和日本人的发展很大,看起来很有希望。现在是寻求最佳解决方案的全球竞赛。”

专家说,固态电池似乎最有可能满足下一代电池的大多数目标。调整化学反应的更多实验室工作和更多实际测试将确定它们是否确实具有合适的材料。

在上个月接受彭博社采访时,斯坦因·惠廷汉姆(M. Stanley Whittingham)是三位因其在锂离子方面的研究而获得诺贝尔化学奖的人之一,他承认固态电池的潜力,但他表示希望锂离子能够至少在未来十年保持主导地位。

“丰田汽车公司和整个美国公司都在研究固态电池,尽管目前尚不清楚这些电池的制造成本,也不清楚是否会得到像样的数量。功率。它们最初可能适用于iPhone之类的产品,但是在将其用于大型系统之前,还存在一些大问题。”

通用汽车公司是从事固态研究的美国公司之一。上个月,在底特律郊区劳伦斯科技大学举行的一次Shift电池会议上,通用汽车全球电气化和电池系统主管Tim Grewe表示,通用汽车看好固态电池。

“对我来说,固态分为两类:电解质和阳极。格雷威在一次小组讨论中说,他们两个都还没有进入,但我们对他们感到非常鼓舞,因为他们提供了更好的射程和更小的质量。它们看起来非常有前途,我们正在尽快开发它们。”

固态电池(例如Toyota的这种电池)使用固态电解质,而不是液体或凝胶。

但是通用汽车,丰田汽车,本田汽车公司,其他汽车制造商和电池供应商也在努力改善锂离子电池。惠特汉姆说,尽管固态电池具有巨大的潜力,但通过改善锂离子电池的化学性能,仍然可以获得大量的效率。惠廷汉姆对彭博社说:“目前,我们只获得了它们理论容量的25%,所以这75%是它们的静体积或静重量。”“这是从事该项目的世界顶级人才。”

洛格拉索说:“当我们研究下一代锂离子电池时,它们将在正极中包含更多的镍。我们将开始添加更多的硅以应对负极中的快速充电。人们正在对不易燃的电解质进行大量研究,以试图应对可燃性威胁。”