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ZBPJJ529810
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固態(tài)電池或將問世，能量密度超普通鋰電池2倍 已有4人參與
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美國密歇根州的電池創(chuàng)業(yè)公司 Sakti3聲稱，他們所生產(chǎn)的固態(tài)電池，其能量密度是現(xiàn)今市場上最好的鋰電池的兩倍以上。 在電動車行業(yè)中，“最神圣”的數(shù)字就是300英里和100美元。300英里指的是，汽車單次充電后可以行駛的路程，美國人非�？粗剡@一點；100美元指的是，電動汽車的電池每千瓦時的成本，只有這樣，電動汽車的價格才有可能與燃油汽車競爭。 Sakti3公司稱，他們很快就能將這兩個數(shù)字變成現(xiàn)實。近幾年，這家新興公司時常成為業(yè)內(nèi)人士議論的主題。對外界而言，該公司總是半遮半掩，他們會面對媒體，卻對自己的技術只有只言片語。最近，Sakti3公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEOAnn Marie Sastry說，他們公司的原型固態(tài)鋰電池的能量密度達到了創(chuàng)紀錄的1 143瓦時/升，是目前最好的鋰電池的兩倍多。 Sakti3公司的固態(tài)電池采用薄膜沉積技術進行生產(chǎn)，這一技術也常用于平板顯示器和光伏太陽能電池的生產(chǎn)。電池內(nèi)部沒有液體電解質，取而代之的是一種“夾層”裝置，這種“夾層”既能充當隔離器，阻止正負電極的接觸反應；又能充當電解質，保證電離子間的的正常傳輸。Sastry說，公司打算幾年后讓該技術實現(xiàn)商業(yè)化。按計劃，這種電池的首項應用將在消費電子產(chǎn)品領域。如果一切順利，消費電子之后就是電動車電池。如果Sakti3公司的電池確實如上所說，那么續(xù)航里程達300英里、價格為2.5萬美元的電動車就會問世。 關于這種電池，大部分技術細節(jié)尚不為人所知；Sakti3公司宣稱的能量密度也未得到過獨立機構的證實；要把一個小小的原型電池轉變?yōu)榭稍诂F(xiàn)實中使用的汽車電池，還有太多的風險和不確定性。最后，長期以來，電池業(yè)一直有著一個“光榮的傳統(tǒng)”：說得好聽，卻往往難以實現(xiàn)。 不過，對于這種新型電池的價值，Sastry似乎很清楚：“我們制造過數(shù)個這類電池的樣品，也試用過幾次，試用結果讓我們充滿信心�！� 盡管保密工作做得很好，但Sakti3也做不到完全隱身。在過去六七年中，如果你和雪佛蘭公司（通用汽車旗下公司）的人打過交道，你多半會聽說Sastry和Sakti3公司。故事版本通常是這樣的：Sakti3公司正在開發(fā)一種可以超越鋰離子電池的全新的固態(tài)電池技術——但有關這項技術的所有細節(jié)，目前還不能告訴你。 目前為止，Sakti3公司已經(jīng)得到了數(shù)百萬美元的資金，提供資金的機構包括科斯拉風險投資公司和通用汽車風險投資公司，這兩家投資公司是汽車行業(yè)重要的技術投資力量。Jon Lauckner是通用汽車前CEO，曾是雪佛蘭公司的戰(zhàn)略制定者，他目前領導著通用汽車風險投資公司，并且是Sakti3公司的董事會成員。 Sakti3公司脫胎于美國密歇根大學工程學系。2006年，Sastry和同事開始做一些復雜的數(shù)學優(yōu)化方案，希望弄清楚，對于電動汽車的電池，在能量、電力、質量、容量、成本、安全性能等諸多重要因素中，哪些因素可以在一定程度上做一些讓步。他們的計算結果表明，傳統(tǒng)鋰電池中的液體電解質，以及為了容納電解質相關的包裝都可以舍棄。 原因很簡單：與汽油不同，鋰電池中的電解液會發(fā)生二級化學反應，從而使電池電力減弱，甚至使電池溶解或者起火。此外，由于電解液的微妙性質，用在汽車上的鋰電池通常需要包裹冷卻管、電子控件等，這無疑提高了成本，額外增加了汽車重量。 盡管不少公司也嘗試過用固態(tài)物質作為電解質，但大都失敗了，加拿大Avestor公司就是一個著名的例子，該公司已在2006年正式申請破產(chǎn)。此前，Avestor公司曾將固態(tài)鋰電池出售給美國電話電報公司，安裝在 U-Verse有線電視盒內(nèi)，但在北美地區(qū)，不少電視盒因此發(fā)生了燃爆情況。 Avestor公司使用一種高分子聚合物分離器，代替了電池中的液體電解質。由于商業(yè)機密，Sakti3采用了何種電解質材料，我們無從得知，而電池正極的構成，仍然還是一個秘密。據(jù)Sastry說，正極材料并不是什么特殊材料，“是一種研究得很清楚的電化學物質”。我們只知道，和其他最具市場潛力的下一代鋰電池的化學原理一樣，Sakti3公司的固態(tài)鋰電池也有金屬鋰離子正極或者負極。 多數(shù)電池生產(chǎn)商都采用層壓法生產(chǎn)電池，而Sakti3公司使用的卻是截然不同的真空沉積法。在層壓法鋰電池生產(chǎn)過程中，工廠就像是由印刷廠和面包店組成的混合工廠，工廠首先會將粉末狀的化學物質倒入巨大的混合器中，調和成“漿”狀物質。然后，工人們會把這些漿狀物覆蓋到金屬薄片上，這些薄片會被制作成電極，最后與電解質和其他物質組合在一起。 而在真空沉積法中，則是按照順序，一層一層地沉積而成——首先是陰極，接著是集電器、夾層、陽極……將整個操作過程都在真空環(huán)境下進行。 Sastry說到，盡管在真空環(huán)境下操作成本也不算低，但是成本效益卻不錯。“首先，固態(tài)鋰電池不需經(jīng)過‘熟化’過程，一生產(chǎn)出來就可以使用，而現(xiàn)有技術生成的電池，這個過程需要30到60天才能投入使用�！按送�，固態(tài)電池的的產(chǎn)量也很高”，Sastry說。早期，就是因為受制于生產(chǎn)效率，固態(tài)電池發(fā)展緩慢�！拔覀儎傞_始做固態(tài)電池時，發(fā)現(xiàn)很多文獻里都提到了這類電池，但在生產(chǎn)時，相關機構或人員都使用效率低下的生產(chǎn)平臺，導致成本總是很高。我們使用了數(shù)字模擬技術，一開始就在尋找成本低廉的生產(chǎn)工具，”Sakti3公司正在使用的定制化原型生產(chǎn)線，就是其中一個例子。 時間越久，Sakti3 公司就越能盈利。太陽能電池板、平板顯示器和其他的固態(tài)電子產(chǎn)品生產(chǎn)采用的一些技術，Sakti3也大量地加以利用和研究。“因為這些技術先進，節(jié)約成本，并且，與我們的需求也非常吻合，”Sastry說到，“我們將從中受益”。 她說，這些因素保證了Sakti3公司最終能實現(xiàn)每千瓦時100美元的目標。 當然，還要考慮很多其他的因素，比如電池的壽命是多長？電池在報廢前，總共能充放電多少次？Sastry說，新型電池的化學反應比傳統(tǒng)鋰電池簡單，因此，它的壽命應該會更長。“我們也希望它有很長的生命周期”。那安全性能怎么樣呢？“固態(tài)電池去除了電池中最具危險性的部分，”她繼續(xù)說，“你可以將電池劈成兩半，也可以讓電池處于高溫環(huán)境，但電池仍能繼續(xù)工作�！� 密歇根大學工程學教授魏璐是少數(shù)知道這項工作詳情的專家之一。盡管他和Sakti3公司沒有直接聯(lián)系，也沒有經(jīng)濟利益牽涉，他對此仍然感到非常地震驚�！八麄儞碛蟹浅烂艿臏y試儀器，測試結果也是高度精確，令人印象深刻，”他說。（撰文：塞斯•弗萊切（seth•fletcher） 翻譯：趙歡） 原文鏈接： http://www.scientificamerican.co ... c_id=SA_SP_20140825 Sakti3公司利用薄膜沉積法來生產(chǎn)這種固態(tài)電池，該技術也用于平板顯示器和光伏太陽能電池的生產(chǎn)110.jpg |
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feishangjia
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