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這種固態電池,只要一種材料就夠了

   2015-05-07 車云網

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核心提示:馬里蘭大學的研究人員研究出了一種新型固態電池材料,不過在車云菌揭曉之前,請你先自行想象一塊經典奧利奧。傳統固態電池兩頭各
        馬里蘭大學的研究人員研究出了一種新型固態電池材料,不過在車云菌揭曉之前,請你先自行想象一塊經典奧利奧。

傳統固態電池兩頭各有一層電極材料,就像松松脆脆的餅干。夾在餅干間幼滑的奶油層,就是電池電解質。如果你把兩頭餅干連接,電子便可以在奶油層開始跑動,整塊電池就進入了充放電狀態。

馬里蘭大學研究出的這種新材料可用于制造固態電池,特點是兼具電極和電解質屬性。換句話說,單靠一種類似餅干奶油的混合體,就能造出一塊電池,并且完成輸出和儲存電量的整個過程。

這個新材料糅合了包括硫磺、鍺、磷以及鋰在內的多種單質與化合物。在混合體的兩頭,研究人員只是稍稍施加“魔法”——加入碳,于是末端就神奇地轉換為電極角色。而碳僅僅是幫助驅使電子流動的催化劑,好比在餅干奶油混合物兩頭加了點兒糖。


單塊電池剖面圖。電解質(呈現綠色)構成了整塊電池的基礎,

頂端和底部的電極由基礎材料添加碳制成(呈現灰色)。

這種電池技術的革新之處在于,它解決了電極和電解質界面間反應時,逐漸產生的電阻問題。傳統固態電池在充放電時,兩者間的長時間交互作用會產生一層無用材料。這塊無用材料就好比一堵墻,增加了固體電解質表面的電阻,時間久了電池熱量會隨之攀升,壽命也會大幅縮短。新電池因為全都是一種材料,所以電流通過時不存在過多阻力。這意味著電池的充放電過程將會非常平順。

此外雖然沒有電池能量密度的具體信息,但是一位項目工作人員透露了幾個數字。他表示,新技術生產的電池厚度為600微米,大約是1分硬幣厚度的二分之一。但是與相同厚度的傳統固態電池比較,新電池中的薄膜比傳統固態電池中的薄膜厚了約40倍。

這就意味著相同體積的電池產品,可以儲存的電能將會更多。如果應用到電動車案例中,單塊電池可以保證同等續航的水平上,帶來更寬敞的空間設計。另外這種電池在制作程序上,可以采用混合物粉末壓縮進塑料和鐵桶封裝的模式,并不復雜。這一特點便于制造不同形態的電池產品,在多個電池的組合方案上,設計者可以在車身角落靈活安置這些電池。

目前這款電池仍然在概念驗證階段,相關信息并不豐富。項目研究人員仍在不斷測試電池充放電的次數,看它是否可以量產。另外還有幾處可以優化,硫化物為基礎的混合物并不是那么環保的材料,所以下一步研究者將會嘗試用氧化物來代替,這樣降解過程不會產生含硫氣體。

當然電池產品的安全性、穩定性等一系列參數,會成為實驗室驗證的硬性指標。而平衡材料成本和能量密度,則是從實驗室走向量產的敲門磚。



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