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容量全球最高,日本全固态电池获新突破!中科院院士:锂电池能量密度接近理论极限

2023-07-16   每日经济新闻   阅读量:105

    日本东京工业大学将全固态电池容量提升至全球最高水平。

    据界面新闻7月16日报道,近日,日本东京工业大学特聘教授菅野了次等人组成的研究团队,成功提高了全固态电池的快速充电性能和容量。该研究通过新开发基础材料、重新研究制造工艺等方式得以实现,相关文章发表在美国《科学》杂志上。全固态电池是一种新型的电池类型。区别于其它电池,没有液态电解液,而是采用聚合物、氧化物或硫化物作为固态电解质。

    据英国《金融时报》,在固态电池技术取得突破后,丰田近日公布了将其电动汽车电池的尺寸、成本和重量减半的雄心。丰田顶级电池专家Keiji Kaita 7月4日表示,简化电池材料的生产流程将降低其下一代技术的成本。“对于我们的液态和固态电池,我们的目标是彻底改变目前电池太大、太重、太贵的状况,”Keiji Kaita表示,“就潜力而言,我们的目标是将所有这些因素减半。”此外,中国科学技术大学教授马骋开发了一种新型固态电解质,它的综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,适合进行产业化应用。

    日本全固态电池获新突破

    据界面新闻报道,日本东京工业大的上述研究,利用高熵材料设计开发了一种高离子导电性的固体电解质,通过增加已知锂快离子导体的成分复杂性,使得锂离子电导率约为传统材料的2.3-3.8倍,从而能缩短电池充电时间。这意味着,影响电池充电性能的指标较当前传统电池相比最多可提高3.8倍,为目前全球最高水平。

    此外,研究团队改良了制造工艺,负极采用锂金属代替传统的石墨,使得正极容量按单位电极面积计算较当前提高1.8倍。试制的全固态电池每平方厘米电极的电池容量超过20毫安,这也是全球目前公布的最高水平。

    当前动力电池市场上,液态锂电池仍占据主导地位。中国科学院院士孙世刚曾表示,现有锂电池的能量密度已接近理论极限。近十年来,液态锂电池的能量密度已提升2-3倍。相较于液态锂电池,固态电池具有高能量密度、高安全性和长使用寿命等优势,被业界普遍认为是下一代动力电池技术。

图片来源:视觉中国

    近年来,学术界涌现了一些固态电池的新成果,其中不乏中国科学家。

    据《光明日报》报道,中国科学技术大学马骋教授研设计并合成了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂,其综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当,但成本不到后者的4%,适合进行产业化应用。该研究于今年6月27日发表在国际著名学术期刊《自然·通讯》上。

    在固态锂电池产业化道路上,日企较为激进。今年6月初,丰田宣布固态电池商业化的最新规划,最早到2027年,丰田就将向市场投放搭载固态电池的电动汽车,充电不到10分钟即可行驶约1200公里。

    丰田固态电池改变游戏规则?

    据财联社报道,丰田公司周二(7月4日)表示,已经在固态电池技术上取得了重大突破,能够将电池的重量、体积和成本减半,这可能为电动汽车的进步带来巨大的推动力。

    这家世界第二大汽车制造商已经在推行一项计划,到2025年推出配备先进固态电池的电动汽车。与液体电池相比,固态电池的优势更大。

    丰田公司碳中和研发中心的总裁海田敬二表示:“无论是液态电池还是固态电池,我们的目标是彻底改变目前电池过大、过重、过贵的局面,在这方面的潜力上,我们将争取将这些因素减半。”

    海田指出,该公司已经开发出了提高电池耐久性的方法,并相信现在可以制造出续航里程为1200公里的固态电池,充电时间为10分钟或者更短。