摘要:循环寿命估计超过1000个循环,这听起来似乎并不多,但研究小组表示,这种设计将允许电动汽车实现续航800公里、一千次充电循环的电池组,如果管理得当,可行驶80万公里,这超出了大多数电动车电池的预期。三星技术研究院(SAIT)和日本三星研发研究院(SRJ)的研究人员设计了高性能,持久的全固态电池。

三星技术研究院(SAIT)和日本三星研发研究院(SRJ)的研究人员设计了高性能,持久的全固态电池


三星的原型固态袋式电池的体积比典型的锂离子电池小50%,可以实现800公里的电动汽车续航里程,并且在更安全的封装下可以循环充放电1000次以上。

固态电池是突破下一代电池的关键战线之一,这种电池将在未来几十年为我们的车辆、飞机、设备和家庭供电。

在当前的锂离子电池使用液体电解质的情况下,每次您对电池进行充电或放电时,锂离子都会在正极和负极之间来回移动,而固态电池则使用凝结的固体来回传递电荷。

消除液体电解质不仅可以使电池体积更大,密度更高,结构更紧凑,而且可以更好地处理热量。因此,固态电池将需要较少的排热设备,这意味着电动汽车可携带的电池重量和体积更少,使用寿命更长。它们也不会爆炸或着火,这对于当前的技术而言是一个棘手的问题。


迄今为止,关键问题之一是枝晶形成。锂金属阳极往往会在许多周期内开始积聚少量的金属,这会形成树枝状的突起,这些突起最终会积累到可以始使电池短路并缩短其寿命的地步。自然也存在安全隐患。



三星高级技术学院(SAIT)和日本三星研发研究所(SRJ)的研究人员表示,他们已通过用5厚的银碳(Ag-C)复合材料层代替锂金属阳极,成功地避免了这一问题。该团队使用固体硫化物电解质和高镍层状氧化物阴极,发现这种新设计“有效地调节了锂的沉积,从而真正实现了长的电化学循环性。”


SRJ的首席工程师Aihara Yuichi,首席研究员Yong-Gun Lee和SAIT的硕士Dongmin Im是三星原型固态电池背后的研究人员

原型袋式电池的测试效率为每升900Wh以上,约为典型液体电解质电池密度的两倍,库伦效率超过99.8%,也就是说,这些电池可释放其所充电能量的99.8%。循环寿命估计超过1000个循环,这听起来似乎并不多,但研究小组表示,这种设计将允许电动汽车实现续航800公里、一千次充电循环的电池组,如果管理得当,可行驶80万公里,这超出了大多数电动车电池的预期。

三星是世界上最有名的电池制造商之一,现在已经处于非常有利的位置,可以很好地开始批量生产下一代电池。目前,该团队表示计划继续完善设计以及为使它们批量生产而需要采用的制造技术。

当然,价格将是任何即将到来的电池技术成功的重要因素,因为电池价格仍占电动汽车价格的很大一部分。这项研究没有说明功率密度,这将影响所涉及汽车的性能及其快速充电的能力。请注意,它们应该很好地处理热量,这一事实会让我们相信,在不损坏或劣化电池的情况下,可以实现高充电率。

该研究发表在《自然能源》上。

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