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哈嘍,大家好,今天小墨這篇評論,主要來分析一下買電動車總糾結續航和安全?大家盼了多年的固態電池,終于被中國科學家打通了關鍵關卡。
這東西比傳統電池安全十倍,能量密度還高,之前卻一直沒法量產,問題出在“壓力”上。
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固態電池有多牛?它用固態電解質代替液態電解液,戳不穿不燃燒,金屬鋰做負極,理論容量是傳統電池的十倍。豐田十年前就喊著要量產,結果至今沒影,核心卡在上百公斤的壓力裝置上。
傳統鋰電池里,液態電解質像水一樣能填滿所有縫隙。固態電解質是硬邦邦的固體,電極表面又有微觀起伏,必須靠外部壓力擠壓才能貼緊。壓力小了接觸不良,電池跑不動;壓力大了,軟乎乎的金屬鋰會被擠進電解質的裂紋里,直接短路。
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行業里通常要加5到50兆帕的壓力,相當于給電池包焊個鐵殼子,重量和成本都降不下來。國內企業輝能量產過一批固態電池樣品,就因為壓力控制不好,良率還不到30%。
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中科院物理所團隊盯上了金屬鋰負極這個關鍵。他們給鋰造了個三維“骨架”,也就是拓撲強化負極,用鋰硼合金做成100到400納米的纖維網絡,里面再包裹60%的金屬鋰。
這骨架可不是樣子貨。純鋰的硬度只有6.5吉帕,加了骨架后能達到12.8吉帕,50兆帕的高壓壓上去都不變形。之前輝能量產時遇到的鋰枝晶刺穿問題,在這骨架面前根本不存在。
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更妙的是體積變化。傳統鋰電極充放電時厚度會變25微米,這個骨架電極只變10微米。X射線掃描顯示,充電時骨架會留出孔隙,放電時鋰再填回去,就像有彈性的彈簧床,從根上解決了膨脹問題。測試時,這個負極在0到50兆帕壓力下都能穩定工作,循環6000小時沒出問題。
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負極穩住了,電極和電解質的接觸面還是個難題。團隊沒靠壓力硬擠,反而造了層動態自適應界面,讓它們自己“黏”在一起。
他們在電解質里加了碘化鋰,充電時鋰離子往正極跑,碘離子往負極跑,在界面處剛好形成一層碘化鋰。這層東西像章魚的吸盤,電極表面有凹陷就自動填進去,有凸起就順著貼緊。寧德時代之前試過用機械結構加壓解決接觸問題,相比之下這種“自修復”界面成本直接降了一半。
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兩項技術結合后效果驚人。用傳統鋰電池0.6兆帕的壓力,電池就能穩定工作,2倍充電速度下循環2400次,容量還剩90.7%。3厘米見方的軟包電池,初期加20兆帕壓力激活后,撤掉所有壓力還能循環300次,容量保持74.4%。
這兩項技術直接掃清了固態電池量產的最大障礙。未來電動汽車續航破千公里、充電十分鐘滿電,可能真的不用等太久。技術突破從不是一蹴而就,但每一步扎實的創新,都在拉近我們和清潔能源未來的距離。
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