10月9日的消息,2019年諾貝爾化學獎授予了三位開發(fā)鋰離子電池方面做出奠基性貢獻的科學家,分別是約翰·B·古迪納夫(John B. Goodenough)、斯坦利·威廷漢(M. Stanley Whittingham) 和吉野彰(Akira Yoshino)。
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對于此消息,大家很可能從各種渠道了解。從威廷漢開創(chuàng)了第一個鋰(金屬)電池,而古迪納夫則發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰和磷酸鐵鋰等一系列電極材料,而1985年,吉野彰最終制造出了商業(yè)化的可充電鋰電池(這里再次吐槽下諾貝爾獎的速度),可見鋰電池如同電子設備的空氣和水一樣,一旦沒有鋰電池的存在,我們手中的手機、平板、電腦甚至是電動車,都要歇菜拋錨,現(xiàn)代化社會的進程定必拖慢。![]()
但缸哥這里要重點介紹的,獲獎科學家之一、97歲的“鋰電池之父”古迪納夫正在研究一款新型的鋰電池,而且這個“固態(tài)電池”一旦成熟被純電動車大規(guī)模商用作電池芯,就能一次全解決我們對里程的焦慮、自燃、充電市場等問題,堪稱完美。早在2017年,在古迪納夫工作的美國德克薩斯大學就宣告,這位年邁的科學家和他帶領的工程師團隊,研發(fā)出了全球首個全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池,具備更安全、更快的充電速度、更長的使用壽命等特性,當時在全球業(yè)界引起不少的討論。
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根據(jù)團隊在《能源與環(huán)境科學》期刊上的論文,這一固態(tài)電池的能量密度,至少是傳統(tǒng)鋰電池能量密度的三倍,同時還兼具充放電壽命長、充電速度快的特性。而且這種新電池特別牛的特點:充電速度是按照分鐘而不是按小時算。老古教授研究的電池,真的對這目前新能源汽車電池的缺點打啊,如果真能大規(guī)模商用推廣,確實是“超級電池”。我們討論來討論去,現(xiàn)在多用在新能源汽車上的三元鋰電池,缺點很明顯:![]()
1、能量密度低導致續(xù)航里程短:目前寧德時代開發(fā)出比能量(質(zhì)量能量密度)達304Wh/kg的樣品,目前高端的EV車型普遍使用的是160-180Wh/kg密度的電池。--但在同樣重量的情況下,新固態(tài)電池的能量密度是傳統(tǒng)電池的三倍。2、高密度電池恐帶來自燃危險,傳統(tǒng)電池是個全方位的產(chǎn)品,如果提升某一方面的性能,可能會犧牲其他方面的性能為代價:傳統(tǒng)鋰電池陰陽極之間使用液態(tài)電解質(zhì),鋰離子在其中穿梭以存儲或釋放電量,但如果電池充電過快,電池中會形成枝晶(金屬晶須),穿過電解質(zhì)時容易造成短路,進而引發(fā)火災或爆炸;![]()
這早前在蔚來ES8出現(xiàn)幾起自燃事故,還沒宣布召回時,官方曾限制充電量在90%以下。也是這個道理,怕過快充電電池形成枝晶而短路;--而新固態(tài)電池呢?人家就根本沒有使用液態(tài)電解質(zhì),而是使用一種玻璃電解質(zhì),這種電解質(zhì)可使用堿金屬作為電極,完美解決出現(xiàn)枝晶的情況。3、充電速度不及燃油車加油快且便捷,這個不用多說只要開過新能源車去充電就知道;--新固態(tài)電池以分鐘來計算的充電速度,最后充電跟加油所耗的時間差不多。![]()
4、冬天或低溫環(huán)境下電池性能衰減嚴重,根源是傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)在溫度低時出現(xiàn)導電惰性;--新固態(tài)電池使用的玻璃電解質(zhì)在-20℃仍有強的導電性能,理論上搭載此電池的電動汽車可以在最低-60℃環(huán)境里正常工作。看到已公開的科研成果,缸哥頓時覺得這種固態(tài)鋰電池真為新能源量身定制。而且老古教授從研發(fā)開始就很重視新固態(tài)電池在電動汽車領域的應用:“成本、安全性、能量密度、充放電速率、循環(huán)壽命等參數(shù),對于電動汽車的普及至關重要。我相信我們的發(fā)現(xiàn),將解決現(xiàn)有電池的很多問題。”只盼老古教授的成果能快快大規(guī)模應用,把使用成本降下來,那么新能源汽車的發(fā)展真進入了快車道。![]()
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