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固态电池是未来手机电池的最佳选择?


作者:    时间:2016/10/9 20:54:29  来源:   
       三星note7电池爆炸事件经过一段时间的发酵和传播,已经由科技新闻发展为社会新闻,不仅牵动着整个电池行业的神经,手机消费者也开始担心手机安全问题。那么,假设三星电池改用全固态电池,结果是否会好一些?因为全固态电池有一个很突出的优点,安全性比液态锂电池要高许多,不易发生爆炸。

  实际上已有手机厂商瞄上了固态电池的这一优势。自2012年来,苹果公司就开始积极布局全固态电池技术的专利,期待能把这种高能量密度、高安全性、有柔性潜力的新型电池用在iPad、MacBook等设备及以后将要开发的柔性电子设备上。2015年11月份,美国专利商标局公布了苹果公司一项与固态电池充电技术相关的新专利——便携设备的固态电池充电技术
固态电池是未来手机电池的最佳选择?

  全固态电池能够成为电池科研与工业界公认的下一步电池发展的主流方向,与其独特的性能有着直接的关系。

  高安全性:固态电池因其固态电解质可以将空气正极侧和锂金属负极侧分离,能够完全防止大气成分和锂金属的直接反应,而且电池的最高工作温度可以从现在的40℃提升到更高,这样就可以使电池的适应工作温度区间更宽,应用范围也会更广。因此安全性是全固态电池领域发展的最根本驱动力之一。

  高能量密度:固态电池将传统锂离子电池的隔膜和电解液换成了固态的电解质材料后,锂离子电池的适用材料体系也发生改变,最为核心的一点是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以明显减轻负极材料的用量,使得电池的能量密度有明显提高。而能量密度的提高则有利于把电池做得更加轻便,我国新能源汽车的发展方向之一就是轻量化,如果固态电池能够实现商业化,将会对此有所贡献。

  柔性化前景:由于固态电池可轻薄化的体态优势,使其具有可进一步优化成柔性电池的潜质。由固态电池发展成的柔性电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减,这种电池对于一些可穿戴电子设备是最佳的电源选择。苹果公司大力研发固态电池,也正是看中了其柔性化的前景。

  然而一种产品的问世,总需要经过各种考验,固态电池也不例外。全固态锂电池中,电极与固体电解质之间的固-固接触相比固-液接触具有更高的界面接触电阻,同时,界面相容性和稳定性也显著影响全固态锂电池的循环性能和倍率性能。此外,固态电池还面临生产工艺待提高、成本待下降的发展瓶颈。

  针对这些问题,许多科研机构都做出了大量的研发工作。

  由美国前密歇根大学工程学教授玛丽·塞思特里创办的Sakti3研发出了一种使用平板电视与太阳能面板制造技术制成的固态锂电池,这种电池因采用“薄膜沉积技术”,使其造价仅为目前锂电池造价的五分之一,然而能量密度却是锂电池的两倍。

  青岛储能产业技术研究院研发团队开发出一系列综合性能优异的全固态聚合物电解质,该新型全固态电解质膜的电化学窗口可高达4.6V,电解质热稳定温度至少能达到200℃,当这种电解质用于全固态锂离子电池时,经过1000次的充放电长循环,仍保持92%的容量。目前这种高能量密度、高性能全固态锂电池已经通过了11000米全海深模拟压力仓循环压力测试,将来有望成为“蛟龙号”等全海深深潜器的理想能量动力。

  瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员们,通过石榴石作为电解质,使得固态电池电极和电解质之间的接触面积放大,从而实现了固态电池充电速度加快的效果,并且够承受100℃的高温。

  美国SunCulture Solar则将固态电池技术应用到储能领域中,其开发的新型一体化太阳能电池板,内置有固态低压电池,并与逆变器无缝集成。这种完全一体化的产品设计,可将太阳能安装和储能总成本降低50%以上。

  由于世界各国对于固态电池的研发均处于起步阶段,因此目前是对固态电池研究、开发、产业化的最佳时期,也是我国电池产业在国际上实现“领跑”的一大机遇。此外,对固态电池进行研发技术与经验的积累,对今后锂硫电池、锂空电池的研发工作也至关重要。
关键词:固态电池,手机,充电
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