锂金属固态电池能让汽车续航翻倍 但商业化仍有诸多问题

汽车厂商正在积极寻找能够让电动车续航能力翻倍的电池技术,综合续航里程、安全性等因素的下一代汽车电池可能会以锂金属固态技术的形式出现。不过密歇根大学的研究人员表示,想要让这种有前途的电池从实验室转移到商业量产,还需要解决很多关键问题。

锂金属固态电池能让汽车续航翻倍 但商业化仍有诸多问题

密歇根大学机械工程系副教授 Jeff Sakamoto 和 Neil Dasgupta 在过去 10 年里一直领导着锂金属固态电池的研究。发表在《Joule》期刊的一篇观点论文中,Sakamoto 和 Dasgupta 详细阐述了该技术面临的主要问题。为了提出这些问题,他们与汽车行业的领导人进行了密切的合作。

锂金属固态电池能让汽车续航翻倍 但商业化仍有诸多问题

全球汽车制造业都在全力发展电动汽车,很多企业宣布在未来几年内实现全面电气化。锂离子电池是最早的电动汽车的动力来源,它们仍然是未来一阶段最新车型最常用的电源。这些锂离子电池在电动车的单次充电范围方面正接近其峰值性能。而且,它们还需要一个笨重的电池管理系统–没有这个系统,就会有车载火灾的风险。

锂金属固态电池能让汽车续航翻倍 但商业化仍有诸多问题

通过利用锂金属作为电池的阳极和陶瓷作为电解质,研究人员已经证明了在同样大小的电池中,电动车的续航能力可以提高一倍,同时大大降低了火灾的可能性。Sakamoto 表示:“在过去十年里,在推进锂金属固态电池方面取得了巨大的进展。然而,该技术的商业化道路仍然存在一些挑战,特别是对电动汽车而言”。

想要让锂金属固态电池落地,需要回答的一系列问题包括

● 我们如何才能将脆性的陶瓷生产成锂金属电池所需的大量薄片?

● 锂金属电池使用陶瓷,在制造过程中需要能量将其加热到2000多华氏度,这是否会抵消其在电动汽车中的环境效益?

● 陶瓷和用于制造它们的工艺是否可以进行调整,以考虑到如开裂等缺陷,而不迫使电池制造商和汽车制造商大幅修改他们的操作?

● 锂金属固态电池将不需要像锂离子电池那样笨重的电池管理系统来保持耐用性和减少火灾风险。减少电池管理系统的质量和体积–或者完全取消它–将如何影响固态电池的性能和耐久性?

● 锂金属需要与陶瓷电解质持续接触,这意味着需要额外的硬件来施加压力以保持接触。增加硬件对电池组的性能意味着什么?

Sakamoto 以及他的创业公司,正在专注于锂金属固态电池的研究和商业化进程,不过他坦言想要让该技术落地还有很长的路要走。

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