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开发固态电池面对的挑战

2021-04-24 ryder

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家在一篇论文中概述了固态电池开发的技术路线图,并指出固态电池技术发展面对的四个挑战。


随着将来几年对储能系统的需求日前上升,处理电池技术常见的问题至关紧要,其中消防安全、能源密度、耐用性以及可回收性是面对的紧要问题。


比利时的一条固态电池中试加工线


固态电池具有固态电解质,而不是传统电池中使用电解液或凝胶。这种电池为储能部署供应了广阔的发展前景,研究机构和电池加工厂商正致力于将这项技术投入大规模商业加工。


加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UCSD)是从事固态电池研究的机构之一,并已经在其试验室中开发了几种采用固态电池的处理办法。加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UCSD)目前正在着眼于研究固态电池的使用情况,以及固态电池实现商业化加工要考虑的挑战。


面对的挑战


在发表在《自然·纳米技术》杂志上的《从纳米级界面表征到全固态电池在可继续储能系统中的使用》论文中,加州大学圣地亚哥分校的研究人员概述了在固态电池开发前沿应当考虑的四个因素,即:电解质与电极之间的稳定化学界面、用于表征的有效工具、可继续的制造过程,以及可回收性设计。


加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程学教授ShirleyMeng说:“至关紧要的是,我们考虑要怎么样同时应对这些挑战,因为它们都是相互关联的。倘若我们要兑现全固态电池的技术承诺,就非得找到同时处理这些挑战的处理办法。”


电解质问题


尽管加工量够在室温运行的固态电解质被视为固态电池技术研究的紧要目标,但这个研究小组指出,目前存在多种选择,它们的性能可能优于液态电解质,因此今朝应当将重点转移到电池包件之间的相互化学用途。ShirleyMeng说:“在这一点上,我们应当将重点从追求更高的离子电导率转到关注固态电解质和电极之间的稳定性。”


由于固态电解质通常不如液态电解质透亮,因此深入知道纳米级电池的运行情况更为复杂。该研究小组推出了包括低温冷冻和X射线成像在内的处理办法。


可继续发展


围绕电池材料的供应链面对的回收问题,倘若采用正确的办法,固态电池技术有可能处理其中的一些问题。


加州大学圣地亚哥分校的这个研究小组认为,设计考虑到可循环使用和二次使用的固态电池是关键,同时还要拥有一个强大的供应链。


加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授ZhengChen说:“我们非得将具有成本效益的可重复使用性和可循环利用性纳入研究过程,以开发能供应500Wh/kg或更高能量密度的全固态电池。至关紧要的是,我们要考虑电池将要怎么样回收。”

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