固态电池是什么

Fanly 2018-11-12 15:21:14
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固态电池是一种新兴技术,正极和负极以及它们之间的电解质都是金属、合金或一些其他合成材料的固体片。更安全,没有有毒,易燃液体溢出,并且它们输出的热量不如传统的可充电电池。

固态电池是一种新兴技术,正极和负极以及它们之间的电解质都是金属、合金或一些其他合成材料的固体片。更安全,没有有毒,易燃液体溢出,并且它们输出的热量不如传统的可充电电池

固态电池

移动技术的功率呈指数增长,但电池技术并未跟上。我们达到了传统锂离子和锂聚合物设计所能达到的物理极限。解决方案可能是固态电池。在传统的电池设计中 - 最常见的锂离子 - 两个固体金属电极与充当电解质的液态锂盐一起使用。当电池充电时,离子颗粒从一个电极(阴极)移动到另一个电极(阳极),并且当它放电时反向移动。液态锂盐电解质是允许该运动的介质。如果您曾经看过电池腐蚀或被刺破,那么渗出(或有时爆炸)的“电池酸”就是液体电解质。

固态电池是正极和负极以及它们之间的电解质都是金属、合金或一些其他合成材料的固体片。术语“固态” 可能会让大家想打 SSD 固态硬盘数,这并非巧合。固态存储驱动器使用不移动的闪存,而标准硬盘驱动器则将数据存储在由微型电机驱动的旋转磁盘上。虽然固态电池的概念已经存在了几十年,但它们的发展才刚刚开始,目前受到电子公司,汽车制造商和一般工业供应商投资的推动。

固态电池更好?

与充满液体的表兄弟相比,固态电池具有一些明显的优势:更长的电池寿命,更快的充电时间和更安全的体验。

固态电池将阳极,阴极和电解质压缩成三个平坦层而不是将电极悬浮在液体电解质中。这意味着你可以让它们更小 - 或者至少更平坦 - 同时保持与更大的液体电池一样多的能量。因此,如果您使用相同尺寸的固态电池更换手机或笔记本电脑中的锂离子或锂聚合物电池,则会产生更长的电量。或者,您可以使设备保持相同的电荷更小或更薄。

固态电池也更安全,因为没有有毒,易燃液体溢出,并且它们输出的热量不如传统的可充电电池。当应用于为电流电子设备甚至电动汽车供电的电池时,它们可能更快地再充电,离子也可以更快地从阴极移动到阳极。

根据最新研究,固态电池在容量方面可以超过传统可充电电池 500%或更多,并且在十分之一的时间内充电。

有什么缺点?

由于固态电池是一种新兴技术,因此制造成本极高。事实上,如此昂贵,在撰写本文时,它们并未安装在任何主要的消费级电子产品中。2012 年,为佛罗里达大学软件分析和先进材料加工部门撰写的分析师估计,一部典型的手机大小的固态电池制造成本约为 15,000 美元。一辆足以为电动汽车供电的汽车将耗资 10 万美元。

部分原因是规模经济不到位 - 目前每年制造数亿个可充电电池,因此材料和设备的制造成本分散在巨大的供应线上。只有少数公司和大学在研究固态电池,因此生产每个电池的成本是天文数字。

另一个问题是材料。虽然用于传统可充电电池的各种金属,合金和金属盐的性质是众所周知的,但我们目前还不知道金属阳极和阴极之间的固体电解质的最佳化学和原子组成。目前的研究正在缩小范围,但我们需要收集更可靠的数据才能收集或合成材料并投资制造流程。

什么时候可以使用到固态电池?

与所有新兴技术一样,试图弄清楚何时开始使用它是最好的猜测。

令人鼓舞的是,许多大公司正投资于将固态电池引入消费市场所需的研究,但是在不久的将来羞于取得重大突破,很难说是否会有一个巨大的飞跃。至少有一家汽车公司表示,它将准备在 2023 年之前将其中的一辆放入车内,但不会猜测该车可能会花多少钱。五年似乎过于乐观; 十年似乎更有可能。在确定材料并制造制造工艺之前,可能需要 20 年或更长时间。

但正如我们在文章开头所说的那样,传统的电池技术开始崭露头角。并没有像促进研发的潜在销售一样。至少可以轻微(非常,非常轻微),您可以使用小工具或很快驾驶由固态电池供电的汽车。

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