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為什么鋰電池研究能吸引如此眾多的目光和資本?
點擊量:195     更新時間:2024-03-15

2023年7月,豐田公司打出口號充電10分鐘,行駛1200公里,后來豐田的宣稱口徑又變了——充電十分鐘,續航1500公里,數據又增長了。豐田稱最早將于2027年向市場投放配備“全固態電池"的純電汽車,引發業內熱議。

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近期,美國哈弗大學李鑫團隊發文稱找到一種新方法,以鋰金屬作為負極材料來制備全固態鋰電池,充電10分鐘循環超6000次后仍保持 80% 的容量。對電池的循環穩定性、能量和功率密度以及安全性研究有了新的指導方向。


2024國內大佬王石、馮倫兩位企業家開啟帶隊游學模式,其中4月20-29日德國特訓營一期,主要參觀新能源工廠,包括世博集團,奔馳集團,寧德時代等電池相關工廠。

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鋰電池作為當前主流電池技術,在電子設備、移動通信、電動車等領域發揮著重要作用。然而,鋰電池也存在著諸多問題,如金屬鋰枝晶生長、電解液膜的形成等,限制了電池的循環壽命和安全性。針對這些問題,眾多研究團隊致力于改進鋰電池技術,以提高其性能和安全性。在X-MOL網站上搜關鍵詞“鋰電池",能跳出近200位學者教授在做相關的研究。

日本和歐美企業,在全固態電池的研發上投入很大,日本之外,韓國三星 SDI 和 SK電池企業也在聯合研發固態電池。德國寶馬,已經在自建電芯研發中心,計劃2026 年實現固態電池突破和量產。奔馳很早就與電池廠商在聯合開發制造配備固態電池的測試車輛。歐洲也推出了《電池2030規劃》及《2030電池創新路線圖》,由歐盟多國共同出資32億歐元用于發展固態電池。


  固態電池是一種使用固體電極和固態電解質的電池,相比傳統鋰離子電池,它的優勢明顯:充電速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高、低溫不怕電量跳水、循環壽命更長以及對熱管理的需求會降低。固態電池優勢這么明顯,目前遇到的難點也很突出,它的難點在于電極與電解質之間的界面接觸,由原來的固-液接觸變為固-固接觸。在循環過程中,由于枝晶的問題,容易造成應力堆積,電化學性能衰減,甚至導致裂縫的出現,容量快速衰減,循環壽命差。這些問題都需要通過材料選擇和工藝改進來解決。

固態電池為何在全球遲遲無法推進,一大原因在于固態電池的成本非常高,全固態電池的成本是液態電池的四倍,這是它的核心難題。

其次是材料方面,在合適的硫化物電解質材料這一關鍵課題上,包括豐田在內的全球車企一直未能破局。

再次是生產端。目前的全固態電池不僅生產環境要求非常嚴苛,生產過程非常繁瑣復雜,而最終的良品率卻極為低下,更關鍵的是,固態電池的推進,很大程度上必須要投巨資重建一整套的全新生產線。而中國在三元鋰和磷酸鐵鋰電池的研發上下了重注的,再重注投入固態,也需要考慮到巨大的沉沒成本。


  隨著電動車技術的不斷突破和提升,電動車已經成為未來出行的主流選擇之一。充電時間縮短、續航里程增加,使得電動車更加便捷實用。因此,無論是從環保角度還是從便利性考量,電動車都將成為人們出行的選擇。選擇支持新能源汽車的發展,意味著選擇更清潔、更高效的出行方式,也意味著為環境保護貢獻自己的一份力量。

雖然目前還是困難重重,各個頭部公司都把商業量產目標定在2027-2028年,這幾年在研發上的競爭必定極為激烈,樂研提供各種穩定,質優的鋰電池研究相關試劑,助力各位老師早日攻克核心難題。


參考資料

1.Ye,L.Lu,Y,Wang,Y.et al.Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials. Nature Materials (2024). doi.org/10.1038/s41563-023-01722-x

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硫化鋰

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石墨 薄片, 天然

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二氧化硅

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納米二氧化硅

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高純石墨烯

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納米石墨烯片

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氧化鈰

99.9%metals basis

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氧化鈰

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氧化鈰

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納米氧化鈰

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