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1秒充電、不起火!日本加快全固態電池研發

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時間:1900/1/1 0:00:00

日經中文網北京時間24日報道稱,如果要提高安裝在移動終端或汽車上的鋰離子電池的性能,火災風險也會增加。原因是傳統的鋰離子電池使用易燃液體作為電解質。為此,日本正在推動開發“全固態蓄電池”,用不燃陶瓷材料等固體材料代替電解質。《日本經濟新聞》(中文版:日經中文網)采訪了日本大學努力實現快速充電和大電池容量的研究進展。

東京理工學院的杉山一太郎教授說:“目前,智能手機充滿電需要一個多小時,但新電池力爭在一秒鐘內充滿電。”。Yishan教授正試圖通過提高固體電解質和電池陰極之間的性能來實現前所未有的瞬時充電。

東京工業大學試產的全固態鋰離子電池和東京工業大學試產的全固體鋰離子電池。

目前,電池充電是耗時的,因為不同固體的氧化物之間的接觸較差,并且電阻增強。易山認為,“如果不同種類的固體能夠在原子水平上連接起來,那么電阻就可以降低”。基于這個想法,他正在反復試驗。

宜山使用了引起汽車制造商注意的“氧化鋰、鎳和錳”作為正極,使用磷酸鋰作為電解質。通過應用最先進的半導體制造技術,電解質在正極表面形成薄膜,使得固體電解質和正極之間的電阻降低到液體電解質和正極間電阻的五分之一到十分之一。

東京工業大學正在與大型半導體相關企業聯合開發,預計一年后電池可以投入試生產。下一個目標是汽車。該大學將與大型汽車制造商攜手,將薄膜上展示的低電阻應用于大容量電池,并努力開發可長期使用的電池。

日本科學技術振興機構(JST)也在開發使用氧化物電解質的全固體電池。負責相關項目的日本材料材料研究所所長高田和典謹慎地指出,“雖然薄膜的發展勢頭非常好,但更換汽車用的散裝電池還需要時間”。盡管如此,一山教授還是自信地表示“如果電影上的問題得到了解決,塊狀也適用”。

長崎大學開發的氧化物固體電解質。長崎大學在通電前(左)和短路后變黑狀態下開發的氧化物固體電解質。通電前(左側)和短路后的黑色狀態。

一方面,參與日本科學技術振興機構項目的長崎大學副教授山田博俊表示,關于提高電流密度和實現大容量的研究正在進行中。電解質中使用陶瓷材料“鋰氧化物鑭鋯鉈”,而負極中使用金屬鋰。

作為負極材料,鋰金屬具有最佳的存儲容量。然而,在重復充電和放電過程中,鋰金屬中會產生一種稱為樹枝狀晶體的樹枝狀晶體,該晶體會穿過電解質到達正極,從而導致短路。

山田準教授開發了一種抑制枝晶形成的新技術,并于3月在東京八王子市舉行的學術會議“電氣化學會”上介紹了這項技術。

電解質是通過燃燒和固化氧化物顆粒制成的,而枝晶是通過燒結后在顆粒之間的間隙中循環形成的。對此,Yamada Zhun教授等人將直徑約為2微米的氧化物顆粒和低熔點的氫氧化鋰混合燒結,使得厚度約為0.5微米的氫氧化氫鋰覆蓋顆粒表面并填充間隙。帶電實驗結果表明,與未覆蓋的粒子相比,短路前的電流密度可以增加到三倍。

Yamada Zhun教授說:“我們將努力將其付諸實踐……

作為傳感器的電源,可以通過太陽能、風能和振動充電”。

盡管全固態電池的商業化才剛剛開始,但其安全性和高性能使其極具吸引力。除了汽車,它有望在未來應用于物聯網傳感器和自然資源的遠程回收。日經中文網北京時間24日報道稱,如果要提高安裝在移動終端或汽車上的鋰離子電池的性能,火災風險也會增加。原因是傳統的鋰離子電池使用易燃液體作為電解質。為此,日本正在推動開發“全固態蓄電池”,用不燃陶瓷材料等固體材料代替電解質。《日本經濟新聞》(中文版:日經中文網)采訪了日本大學努力實現快速充電和大電池容量的研究進展。

東京理工學院的杉山一太郎教授說:“目前,智能手機充滿電需要一個多小時,但新電池力爭在一秒鐘內充滿電。”。Yishan教授正試圖通過提高固體電解質和電池陰極之間的性能來實現前所未有的瞬時充電。

東京工業大學試產的全固態鋰離子電池和東京工業大學試產的全固體鋰離子電池。

目前,電池充電是耗時的,因為不同固體的氧化物之間的接觸較差,并且電阻增強。易山認為,“如果不同種類的固體能夠在原子水平上連接起來,那么電阻就可以降低”。基于這個想法,他正在反復試驗。

宜山使用了引起汽車制造商注意的“氧化鋰、鎳和錳”作為正極,使用磷酸鋰作為電解質。通過應用最先進的半導體制造技術,電解質在正極表面形成薄膜,使得固體電解質和正極之間的電阻降低到液體電解質和正極間電阻的五分之一到十分之一。

東京工業大學正在與大型半導體相關企業聯合開發,預計一年后電池可以投入試生產。下一個目標是汽車。該大學將與大型汽車制造商攜手,將薄膜上展示的低電阻應用于大容量電池,并努力開發可長期使用的電池。

日本科學技術振興機構(JST)也在開發使用氧化物電解質的全固體電池。負責相關項目的日本材料材料研究所所長高田和典謹慎地指出,“雖然薄膜的發展勢頭非常好,但更換汽車用的散裝電池還需要時間”。盡管如此,一山教授還是自信地表示“如果電影上的問題得到了解決,塊狀也適用”。

長崎大學開發的氧化物固體電解質。長崎大學在通電前(左)和短路后變黑狀態下開發的氧化物固體電解質。通電前(左側)和短路后的黑色狀態。

一方面,參與日本科學技術振興機構項目的長崎大學副教授山田博俊表示,關于提高電流密度和實現大容量的研究正在進行中。電解質中使用陶瓷材料“鋰氧化物鑭鋯鉈”,而負極中使用金屬鋰。

作為負極材料,鋰金屬具有最佳的存儲容量。然而,在重復充電和放電過程中,鋰金屬中會產生一種稱為樹枝狀晶體的樹枝狀晶體,該晶體會穿過電解質到達正極,從而導致短路。

山田準教授開發了一種抑制枝晶形成的新技術,并于3月在東京八王子市舉行的學術會議“電氣化學會”上介紹了這項技術。

電解質是通過燃燒和固化氧化物顆粒制成的,而枝晶是通過燒結后在顆粒之間的間隙中循環形成的。對此,Yamada Zhun教授等人將直徑約2微米的氧化物顆粒混合燒結,并點燃……

使得厚度為約0.5微米的氫氧化鋰覆蓋顆粒的表面并填充間隙。帶電實驗結果表明,與未覆蓋的粒子相比,短路前的電流密度可以增加到三倍。

Yamada Zhun教授表示,“我們將努力將其作為傳感器的電源投入實際使用,這些傳感器可以通過太陽能、風能和振動充電”。

盡管全固態電池的商業化才剛剛開始,但其安全性和高性能使其極具吸引力。除了汽車,它有望在未來應用于物聯網傳感器和自然資源的遠程回收。

標簽:北京遠程

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