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凝聚態(tài)電池來了 兼顧高比能和高安全

科技日報發(fā)布時間:2023-05-19 09:01:43  作者:操秀英

  密度高達500Wh/kg(瓦時/千克),搭載它的電動飛機,甚至可以實現(xiàn)載人航空……近日,在上海車展上,寧德時代發(fā)布了凝聚態(tài)電池技術(shù)。

  什么是凝聚態(tài)電池?凝聚態(tài)電池是針對超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化,采用了高動力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì),構(gòu)建微米級別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)鏈間相互作用力,在增強微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時,提高電池動力學(xué)性能,提升鋰離子運輸效率。

  “我們的凝聚態(tài)電池和半固態(tài)電池不是一個種類。”寧德時代首席科學(xué)家吳凱強調(diào),凝聚態(tài)電池的正負(fù)極均可以匹配各種高比能材料,其不受殼體形態(tài)限制,但方殼可以體現(xiàn)其最佳性能。

  寧德時代上海車展講解員表示:“在電化學(xué)中,電池的安全性能和正負(fù)極材料的能量密度是強相關(guān)的。凝聚態(tài)電池顯著提升了電池的安全性能,并可在保證高比能的情況下具備高安全性。目前我們已開發(fā)了6系到9系的凝聚態(tài)電池,可以做到電芯解體的情況下也不起火不爆炸。”

  擁有更高電池能量密度

  吳凱稱,凝聚態(tài)電池是寧德時代在材料和材料體系創(chuàng)新的最新成果,凝聚態(tài)電池聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔離膜、工藝等一系列創(chuàng)新技術(shù),使之既具有優(yōu)秀的充放電性能,又具備高安全性能。

  系列創(chuàng)新技術(shù)讓這款凝聚態(tài)電池在高比能、高安全性兩方面,突破了長期以來限制電池行業(yè)發(fā)展的天花板,將激活以高安全和輕量化為核心訴求的全新電動場景。

  相比傳統(tǒng)鋰離子電池,凝聚態(tài)電池?fù)碛懈叩碾姵啬芰棵芏龋涓哌_500Wh/kg的數(shù)值,比目前液態(tài)鋰離子電池的理論能量密度上限(350Wh/kg)高出42%。

  能量密度是動力電池最核心的技術(shù)指標(biāo)。據(jù)了解,500Wh/kg還不是凝聚態(tài)電池的能量密度上限,隨著技術(shù)的深入,后續(xù)或能達到更高的能量密度。

  在安全性上,液態(tài)電解液若泄漏,流動的液態(tài)電解液可能導(dǎo)致更大范圍的短路,產(chǎn)生高壓拉弧,導(dǎo)致電池燃燒、爆炸。凝聚態(tài)電池連接內(nèi)部高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)則能夠自適應(yīng)調(diào)整,保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,熱穩(wěn)定性更好。

  今年可實現(xiàn)量產(chǎn)

  取決于不同的正負(fù)極材料,凝聚態(tài)電池的能量密度也不同。“目前我們正在和一家載人飛機公司合作。”吳凱說。

  寧德時代方面透露,能量密度較低的車規(guī)級凝聚態(tài)電池可在年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。

  吳凱坦陳,作為一種全新的產(chǎn)品,凝聚態(tài)電池目前的成本略高。“凝聚態(tài)電池的研發(fā)是為了航空電池的需求,航空電池的需求并不是高性價比,而是輕量化和高安全。汽車不需要這么高的能量密度,我們在做車的研發(fā)的時候,會適當(dāng)調(diào)整能量密度,但是主要性能是一致的。”

  “對于動力電池來說,安全、性能、成本的全面提升以及平衡是不斷追求的目標(biāo)。”寧德時代有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,同時研發(fā)中還要考慮到其回收利用的問題,這些方面也是寧德時代接下來研發(fā)的重點方向。

來源:科技日報 記者 操秀英


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