由于目前固態(tài)電池使用的陽(yáng)極大多含有鋰金屬，電池內(nèi)部的鋰會(huì)隨著電池不斷老化出現(xiàn)樹(shù)狀晶體，從而影響電池的壽命，甚至出現(xiàn)安全隱患。而銀、碳兩種物質(zhì)比較穩(wěn)定，因此使用壽命較長(zhǎng)。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)目前僅在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。
一、三星研發(fā)銀-碳固態(tài)電池正極復(fù)合材料 能量密度達(dá)900Wh/L
近日，位于英國(guó)倫敦的三星高級(jí)技術(shù)研究院(SAIT)和日本三星研發(fā)中心(SRJ)的研究人員在權(quán)威期刊《自然·能源》上發(fā)表了一篇文章，文章題目是《High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes》。
▲論文主要作者。從左至右：SRJ首席工程師Yuichi Aihara、SAIT首席研究員Yong-Gun Lee、SAIT負(fù)責(zé)人Dongmin Im
文章指出，如果軟包固態(tài)電池的陽(yáng)極采用銀-碳復(fù)合材料制成，電池的壽命、能量密度、安全性都將會(huì)大幅提升。
三星的研究人員采用一層厚度為5微米的銀-碳復(fù)合材料作為軟包電池的陽(yáng)極，就能有效防止鋰離子電池老化出現(xiàn)樹(shù)狀晶體的問(wèn)題。同時(shí)，電池的能量密度也提升至900Wh/L。相同電池容量下，采用銀-碳陽(yáng)極的電池比傳統(tǒng)鋰離子電池的體積小50%。
如果這一技術(shù)用于電動(dòng)汽車(chē)，可以使純電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力達(dá)到800公里，電池循環(huán)次數(shù)也可以達(dá)到1000次。也就是說(shuō)，電池的壽命可達(dá)到80萬(wàn)公里。
三星高級(jí)技術(shù)研究院電池實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Dongmin Im表示：“三星的這一研究可用于未來(lái)制造更加安全、更高性能的動(dòng)力電池。”
二、傳統(tǒng)陽(yáng)極老化產(chǎn)生樹(shù)狀晶體 銀-碳復(fù)合材料可完美解決
生活中常見(jiàn)的鋰離子電池當(dāng)中，都含有電解質(zhì)成分，不同電解質(zhì)在常溫下有液體和固體兩種狀態(tài)，固態(tài)電池的電解質(zhì)為固體，具有能量密度高、安全性高的優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)，在充電過(guò)程中，含有金屬鋰的陽(yáng)極容易產(chǎn)生沉積，這些沉積物在顯微鏡下觀(guān)察呈樹(shù)狀，這些樹(shù)狀晶體就會(huì)慢慢覆蓋電池的陽(yáng)極表面，導(dǎo)致電池陽(yáng)極無(wú)法充分利用，對(duì)電池壽命造成影響。
▲顯微鏡下電池陽(yáng)極的樹(shù)樁晶體
如果陽(yáng)極中樹(shù)狀晶體持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)量變多，可能侵蝕陽(yáng)極和陰極之間的隔膜，對(duì)電池的是安全性將造成影響。
也就是說(shuō)，目前固態(tài)電池中采用含有鋰金屬的陽(yáng)極材料，電池的壽命和安全性在一定程度上都有所降低。
三星研究員采用銀-碳復(fù)合材料制成固態(tài)電池陽(yáng)極，由于銀、碳兩種元素都比較穩(wěn)定，性狀難以改變，這樣一來(lái)就能解決產(chǎn)生樹(shù)狀晶體的問(wèn)題。
結(jié)語(yǔ)：三星固態(tài)電池新技術(shù)離上市還有一定距離
三星作為全球消費(fèi)電子類(lèi)產(chǎn)品數(shù)一數(shù)二的“大廠(chǎng)”，研發(fā)能力自然也非常強(qiáng)大。此次三星試制的固態(tài)電池在能量密度上得到巨大提升，用于制造固態(tài)電池或?qū)椭妱?dòng)車(chē)打一場(chǎng)“翻身仗”。
不過(guò)，由于這項(xiàng)技術(shù)目前還在實(shí)驗(yàn)階段，距離真正上市還有一定距離，在全球各大電池廠(chǎng)商努力研發(fā)電池新技術(shù)的今天，相信還將有更多新電池技術(shù)走進(jìn)人們的生活。
