三星技術研究院(SAIT)與日本三星研發(fā)研究院(SRJ)的研究人員,已經設計了一種高性能、長續(xù)航的純固態(tài)EV原型電池。其采用了更安全的袋式封裝設計,體積較常規(guī)鋰離子電池小50%,可在實現500英里續(xù)航里程的情況下,實現1000次以上的循環(huán)充電。
固態(tài)電池被視為電動汽車(EV)的一個重要突破,有望奠定未來幾十年的發(fā)展方向,在汽車、飛行器、設備、家庭供電等方面發(fā)揮重要的作用。
當前鋰離子的一大短板,就是使用了液態(tài)的電解質。每次充放電過程,鋰離子都會在正負極之間來回浮動,而固態(tài)電池則使用凝結的固態(tài)電解質來傳遞電荷。
消除液態(tài)電解質,不僅可以增大電池的體積能量密度、讓結構變得更加緊湊,還可以更好地應付發(fā)熱狀況。
對于電動汽車來說,固態(tài)電池不僅能夠降低散熱需求,還可以減少自重、不易起火或爆炸、使用壽命也更長。
當前鋰離子電池還面臨老化后形成晶枝的問題,隨著常見的鋰金屬陽極積聚少量的金屬,電池內部可能形成筍狀突起,最終戳破電芯、縮短電池使用壽命、乃至形成短路等安全隱患。
好消息是,三星旗下SAIT和SRJ研究所的研究人員,已經開發(fā)出了使用5微米厚度的銀碳復合層來取代鋰金屬陽極的方法。
SRJ首席工程師Aihara Yuichi、首席研究員Lee Yong-Gun Lee和SAIT的Master Dong Im組成的研究團隊,選擇了固體硫化物電解質和高鎳層狀氧化物陰極。
結果發(fā)現,這種新設計有效地調節(jié)了鋰枝晶的沉積,從而實現了長效的電化學特性。基于袋式原型電池的測試表明,其效率在900 Wh / L以上。
原型電池的能量密度,約為常規(guī)使用液態(tài)電解質的鋰離子電池的兩倍、庫侖效率超過99.8%、預估壽命超1000次循環(huán)。以設計續(xù)航 500 英里(800 公里)的電動汽車為例,如果管理得當,車子能夠順利行駛50萬英里(80 萬公里)以上,遠超大多數燃油發(fā)動機。
作為目前世界上最知名的電池制造商之一,三星顯然可以在適當的時候迅速投產下一代固態(tài)EV電池。
不過在商用之前,研究團隊表示其計劃進一步完善設計,以及開發(fā)配套的制造技術,此外電池價格仍占EV總成本的大頭。




