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【剖析】比亚迪铁电池丰田全固体电池优缺点对比

导读: 在日本,围绕安全性优于目前主流锂离子电池的新一代电池——“全固体电池”的研发正不断涌现成果。而比亚迪的磷酸铁锂电池的安全性也是得到业界认可,相应的能量密度也将得到提升,两者都有哪些优缺点呢?

  【剖析】比亚迪铁电池丰田全固体电池优缺点对比

  在日本,围绕安全性优于目前主流锂离子电池的新一代电池——“全固体电池”的研发正不断涌现成果。日本东北大学与丰田汽车将全固体电池的充电时间缩短到了传统电池的10分之1。东北大学的其他研发团队则开发出轻量的全固体电池,并降低了工作温度。另外,韩国三星电子也正在开发提高全固体电池使用寿命的技术。在日本国内外,面向实用化的开发竞争正日趋激烈。

  作为锂电池主要材料的电解液中含有容易着火的有机溶剂。而全固体电池使用固体电解质而非液体电解液。由于锂离子在不易燃烧的固体电解质中移动,因此将大幅提高安全性。虽然理论上相比使用电解液的电池,全固体电池的蓄电量更多、输出功率也更大,但此前研发的全固体电池却在性能上一直难以超过传统电池,投入实用存在困难。

  在研究中,日本东北大学的一杉太郎副教授等人关注到了电解质和电极界面的问题。通过使用真空装置,并调整电池的制作方法,使电解质和电极完美贴合。由于界面紧密贴合,锂离子易于在电池中移动。解决了固体电解质和电极受缝隙和杂质影响无法紧密贴合的课题。

  在使用试制的全固体电池进行的实验中,充电时间从使用电解液的传统电池所需的30分钟以上缩短至3分钟。如果将全固体电池用于纯电动汽车(EV)的电池,将实现快速充电。今后将与丰田和电池厂商共同推进开发。

  同为东北大学的折茂慎一教授和宇根本笃讲师等人使用锂和氢的化合物作为电解质,将全固体电池的重量减轻了一半以上。此前研发的使用硫化物和氧化物作为电解质的全固体电池要比使用电解液的电池更重。

  使用锂和氢的化合物后,存在只有在高温环境下才能工作的问题,但通过对电解质的成分等进行改进,由原来的120摄氏度降低到了90摄氏度。今后的目标是使该电池在室温下实现正常工作。计划与三菱瓦斯化学合作,力争5年后作为纯电动车等配备的电池达到实用水平。

  三星电子提高了使用硫化物的全固体电池的耐久性。反复充放电500次后仍可维持约80%的容量,已接近实用水平。此前存在反复充放电后容量急速减少的课题。但通过对正极的结构进行精心改进,并在正极内均匀分散容易通电的物质,解决了这一课题。这一成果已在上个月于京都市举办的电池研讨会上发布。

  目前作为主流的锂离子电池单位体积的输出功率较高,蓄电量也大。主要用于便携终端及纯电动车等。不过发热可能导致破损,有观点指出存在安全隐患。

【剖析】比亚迪铁电池丰田全固体电池优缺点对比

  新一代电池:配备现有锂离子电池的纯电动汽车充满一次电的行驶距离仅为200公里左右。而汽油车在加满油的情况下可行驶约500公里。新一代电池的目标是将性能提高到与汽油车等同等或以上的水平。还力争提高安全性和耐久性,缩短充电时间。

  目前正在开展研发的新一代电池除了全固体电池及钠离子电池之外,还包括使用空气中的氧实现轻量化的空气电池、使用镁离子等蓄电量较多的多价离子电池等。

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责任编辑:Aaron
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