三星固态电池新成果发布 电动车或将迈进800公里时代

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3月11日,近日,三星高级技术研究院(SAIT)和日本三星研发中心(SRJ)的研究人员在权威期刊《自然·能源》上发表文章,文章称,如果采用银-碳复合材料作为固态电池的阳极,固态电池将拥有更长的寿命、更高的能量密度和更高的安全性。三星研究人员表示,这种固态电池如果用于电动汽车,单次充电续航可以达到800公里,并且可以循环1000次。

由于目前固态电池使用的阳极大多含有锂金属,电池内部的锂会随着电池不断老化出现树状晶体,从而影响电池的寿命,甚至出现安全隐患。而银、碳两种物质比较稳定,因此使用寿命较长。不过,这项技术目前仅在实验室中得到验证,真正实现量产还有很长的路要走。

一、三星研发银-碳固态电池正极复合材料 能量密度达900Wh/L

近日,位于英国伦敦的三星高级技术研究院(SAIT)和日本三星研发中心(SRJ)的研究人员在权威期刊《自然·能源》上发表了一篇文章,文章题目是《High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes》。

▲论文主要作者。从左至右:SRJ首席工程师Yuichi Aihara、SAIT首席研究员Yong-Gun Lee、SAIT负责人Dongmin Im

文章指出,如果软包固态电池的阳极采用银-碳复合材料制成,电池的寿命、能量密度、安全性都将会大幅提升。

三星的研究人员采用一层厚度为5微米的银-碳复合材料作为软包电池的阳极,就能有效防止锂离子电池老化出现树状晶体的问题。同时,电池的能量密度也提升至900Wh/L。相同电池容量下,采用银-碳阳极的电池比传统锂离子电池的体积小50%。

如果这一技术用于电动汽车,可以使纯电动车的续航能力达到800公里,电池循环次数也可以达到1000次。也就是说,电池的寿命可达到80万公里。

三星高级技术研究院电池实验室负责人Dongmin Im表示:“三星的这一研究可用于未来制造更加安全、更高性能的动力电池。”

二、传统阳极老化产生树状晶体 银-碳复合材料可完美解决

生活中常见的锂离子电池当中,都含有电解质成分,不同电解质在常温下有液体和固体两种状态,固态电池的电解质为固体,具有能量密度高、安全性高的优势。

不过,在充电过程中,含有金属锂的阳极容易产生沉积,这些沉积物在显微镜下观察呈树状,这些树状晶体就会慢慢覆盖电池的阳极表面,导致电池阳极无法充分利用,对电池寿命造成影响。

▲显微镜下电池阳极的树桩晶体

如果阳极中树状晶体持续增长,数量变多,可能侵蚀阳极和阴极之间的隔膜,对电池的是安全性将造成影响。

也就是说,目前固态电池中采用含有锂金属的阳极材料,电池的寿命和安全性在一定程度上都有所降低。

三星研究员采用银-碳复合材料制成固态电池阳极,由于银、碳两种元素都比较稳定,性状难以改变,这样一来就能解决产生树状晶体的问题。

结语:三星固态电池新技术离上市还有一定距离

三星作为全球消费电子类产品数一数二的“大厂”,研发能力自然也非常强大。此次三星试制的固态电池在能量密度上得到巨大提升,用于制造固态电池或将帮助电动车打一场“翻身仗”。

不过,由于这项技术目前还在实验阶段,距离真正上市还有一定距离,在全球各大电池厂商努力研发电池新技术的今天,相信还将有更多新电池技术走进人们的生活。

编辑:说书先生

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