新一代可充電锂金屬電池的能量容量是锂離子電池的兩倍！

TIME: 2019-01-01 新聞資訊

SolidQnergy Systems是一家由Qichao Hu于2012年创立的公司，它宣布推出一种新型可充电锂金属电池，在给定的电池尺寸和重量下，它的能量是传统锂離子電池的两倍。新电池与锂離子電池一样安全耐用。考虑到锂離子電池在智能手机，电动汽车，无人机等中的广泛使用，本发明是一个很大的进步。电池可以使这些设备工作两倍或使其微型版本可行。

電池行業的聖杯

幾十年來，研究人員已經了解锂金屬電池的優點（即更高的能量密度和更小的尺寸）。然而，迄今爲止，這些電池是不可再充電的並且已知會爆炸成火焰。這兩個特征源于锂金屬和電池電解質之間發生的反應。該反應不僅産生增加電池電阻並降低循環壽命的化合物，而且還在陽極上形成苔藓锂金屬凸塊，這導致短路。短路會産生高熱量並點燃易燃電解液。通常，爲使這些電池更安全而采取的措施會降低其能量性能。新一代锂金屬電池通過改變電池內部的材料來解決這個問題，以改變化學本身。

锂金屬箔陽極

为了增加能量容量，SolidEnergy采用非常薄的高能锂金属箔代替传统的阳极材料石墨。由于锂金属保持的离子数量增加，这使能量密度加倍。此外，使用比传统锂金属阳极薄五倍且比传统石墨，碳或硅阳极薄几倍的超薄锂金属箔 – 研究人员已将电池尺寸减小了两倍。2015年10月推出的新电池的第一个工作原型尺寸仅为iPhone 6的锂離子電池的一半。它提供2.0安培小时，而锂離子電池提供1.8安培小时。这次成功的首次亮相为公司赢得了1200万美元的投资。

可充電和安全的锂金屬電池

采用超薄锂金屬箔作爲陽極，以顯著減小電池尺寸。然而，所實現的電池僅在80攝氏度或更高的溫度下工作，並且不能用于許多商業應用中。
锂金属电池通常比锂離子電池更易挥发和短寿命。为了获得可充电和安全的解决方案，该公司不得不对电解质进行化学改性。他们的解决方案是开发固体和液体混合电解质。利用固体电解质作为锂金属箔的涂层，使电池的工作温度降低。此外，还有一种新型的准离子液体电解质，它不会燃烧，不会与锂金属发生不良反应。结果是在室温下提供锂離子電池的能量容量并且具有锂離子電池的安全性和寿命的电池。

制造可擴展性

另一个令人印象深刻的特征是制造这些电池所需的制造设备与锂離子電池相同。这意味着它们可以相对快速地商业化获得。实现这种制造能力实际上是一个影响设计的环境故事。当胡锦涛于2012年建立SolidEnergy时，麻省理工学院电池初创公司A123正在申请破产，该公司一直致力于开发锂離子電池。起初，这对SolidEnergy来说是令人生畏的。然而，最终使用A123当时闲置的生产线来制造第一代锂金属电池。

锂金屬電池的發展

由于SolidEnergy沒有設施，沒有資金，也沒有建造電池的實驗室，因此該公司被迫采用現有的锂離子制造設備進行原型設計。最終結果是使用商用工具制造的新技術。許多電池公司的做法恰恰相反，主要集中在材料上，並根據他們將要使用的材料建立自己的實驗室。由于他們使用全新的制造工藝進行原型制造，因此他們的電池不能輕易地適應商業生産線。

目標市場：從無人機開始

SolidEnergy在2017年初爲智能手機和可穿戴設備銷售電池以及2018年推出電動汽車時具有極其激進的時間表。該公司的第一個目標是他們的目標是在今年11月覆蓋的無人機市場。考慮到一些公司越來越有興趣??使用無人機和氣球?爲農村地區提供互聯網接入，SolidEnergy計劃爲無人機應用提供其首個系列電池。爲無人機應用銷售電池可能是將新電池推向市場的好策略。請注意，有些電池公司因爲松下這樣的電池供應商而失敗，例如，它與電動汽車制造商特斯拉簽訂了價值數十億美元的合同。然而，最近不斷發展的專業無人機市場可以讓SolidEnergy有機會吸引其他客戶的注意力並將該技術推向市場。不幸的是，該公司尚未公布許多細節，例如電池的每千瓦時成本。但是，如果技術進入市場，它將産生巨大的社會影響。例如，現在一次充電200英裏的電動汽車每次充電可以行駛400英裏或者將電池尺寸和重量減少兩倍。簡而言之，這些電池可以改變世界對能源的看法。隨著锂金屬電池的制造和投資，我們可能不久就會發現新的電池技術。

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