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    開發固態電池面對的挑戰

    2021-04-24 ryder

    加利福尼亞大學圣地亞哥分校的科學家在一篇論文中概述了固態電池開發的技術路線圖,并指出固態電池技術發展面對的四個挑戰。


    隨著將來幾年對儲能系統的需求日前上升,處理電池技術常見的問題至關緊要,其中消防安全、能源密度、耐用性以及可回收性是面對的緊要問題。


    比利時的一條固態電池中試加工線


    固態電池具有固態電解質,而不是傳統電池中使用電解液或凝膠。這種電池為儲能部署供應了廣闊的發展前景,研究機構和電池加工廠商正致力于將這項技術投入大規模商業加工。


    加利福尼亞大學圣地亞哥分校(UCSD)是從事固態電池研究的機構之一,并已經在其試驗室中開發了幾種采用固態電池的處理辦法。加利福尼亞大學圣地亞哥分校(UCSD)目前正在著眼于研究固態電池的使用情況,以及固態電池實現商業化加工要考慮的挑戰。


    面對的挑戰


    在發表在《自然·納米技術》雜志上的《從納米級界面表征到全固態電池在可繼續儲能系統中的使用》論文中,加州大學圣地亞哥分校的研究人員概述了在固態電池開發前沿應當考慮的四個因素,即:電解質與電極之間的穩定化學界面、用于表征的有效工具、可繼續的制造過程,以及可回收性設計。


    加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院的納米工程學教授ShirleyMeng說:“至關緊要的是,我們考慮要怎么樣同時應對這些挑戰,因為它們都是相互關聯的。倘若我們要兌現全固態電池的技術承諾,就非得找到同時處理這些挑戰的處理辦法。”


    電解質問題


    盡管加工量夠在室溫運行的固態電解質被視為固態電池技術研究的緊要目標,但這個研究小組指出,目前存在多種選擇,它們的性能可能優于液態電解質,因此今朝應當將重點轉移到電池包件之間的相互化學用途。ShirleyMeng說:“在這一點上,我們應當將重點從追求更高的離子電導率轉到關注固態電解質和電極之間的穩定性。”


    由于固態電解質通常不如液態電解質透亮,因此深入知道納米級電池的運行情況更為復雜。該研究小組推出了包括低溫冷凍和X射線成像在內的處理辦法。


    可繼續發展


    圍繞電池材料的供應鏈面對的回收問題,倘若采用正確的辦法,固態電池技術有可能處理其中的一些問題。


    加州大學圣地亞哥分校的這個研究小組認為,設計考慮到可循環使用和二次使用的固態電池是關鍵,同時還要擁有一個強大的供應鏈。


    加州大學圣地亞哥分校納米工程教授ZhengChen說:“我們非得將具有成本效益的可重復使用性和可循環利用性納入研究過程,以開發能供應500Wh/kg或更高能量密度的全固態電池。至關緊要的是,我們要考慮電池將要怎么樣回收。”

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