車東西（公眾號：chedongxi ）
文｜James
車(che)東西(xi)3月(yue)11日(ri)(ri)消(xiao)息，近日(ri)(ri)，三(san)星高級技術研(yan)究院（SAIT）和日(ri)(ri)本三(san)星研(yan)發中心（SRJ）的研(yan)究人員在權威期刊《自然·能源》上發表文章，文章稱，如果采用(yong)銀-碳復合材料作為(wei)固態電池(chi)的陽極(ji)，固態電池(chi)將擁有更(geng)(geng)長的壽命、更(geng)(geng)高的能量密(mi)度(du)和更(geng)(geng)高的安全(quan)性。三(san)星研(yan)究人員表示，這種固態電池(chi)如果用(yong)于電動汽(qi)車(che)，單(dan)次(ci)充電續航可以達(da)到800公里，并且(qie)可以循環1000次(ci)。
▲三星研究人員在《自然·能源》期刊(kan)上(shang)發表的論文
由(you)于目(mu)前(qian)固(gu)態電(dian)池(chi)使(shi)用的陽極(ji)大(da)多含有(you)(you)鋰(li)(li)金屬，電(dian)池(chi)內(nei)部的鋰(li)(li)會(hui)隨著電(dian)池(chi)不(bu)(bu)斷老化(hua)出現樹狀(zhuang)晶體，從而影響(xiang)電(dian)池(chi)的壽(shou)命，甚至(zhi)出現安(an)全隱患。而銀(yin)、碳兩種(zhong)物質(zhi)比較穩定，因此使(shi)用壽(shou)命較長。不(bu)(bu)過，這項技術目(mu)前(qian)僅在實(shi)(shi)驗室中得(de)到驗證，真(zhen)正實(shi)(shi)現量產還有(you)(you)很長的路(lu)要走。
一、三星研發銀-碳固態電池正極復合材料 能量密度達900Wh/L
近日(ri)，位(wei)于英(ying)國倫敦的(de)三(san)星(xing)高(gao)級技(ji)術研(yan)究(jiu)院(yuan)（SAIT）和(he)日(ri)本三(san)星(xing)研(yan)發中心（SRJ）的(de)研(yan)究(jiu)人員在權威期(qi)刊《自(zi)然·能源》上發表了(le)一(yi)篇文章，文章題(ti)目(mu)是《High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes》。
▲論文主要作者。從左至右：SRJ首席工(gong)程師Yuichi Aihara、SAIT首席研究(jiu)員Yong-Gun Lee、SAIT負(fu)責人Dongmin Im
文章(zhang)指出，如(ru)果(guo)軟(ruan)包固態(tai)電池的(de)(de)陽(yang)極采用銀-碳復合(he)材料制成，電池的(de)(de)壽(shou)命(ming)、能量密(mi)度、安全性都將會(hui)大(da)幅(fu)提升。
三(san)星(xing)的(de)(de)研究人員采(cai)(cai)用一層厚(hou)度(du)為5微米(mi)的(de)(de)銀-碳(tan)復合材料作為軟包電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)陽極(ji)(ji)，就(jiu)能有效防止鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)老化(hua)出現樹狀(zhuang)晶體的(de)(de)問題(ti)。同時，電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)能量密度(du)也提(ti)升(sheng)至900Wh/L。相同電(dian)(dian)池(chi)容量下，采(cai)(cai)用銀-碳(tan)陽極(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)比傳統鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)體積小50%。
如果這一技術用于電(dian)動(dong)汽車，可(ke)以(yi)使(shi)純(chun)電(dian)動(dong)車的續航(hang)能力(li)達(da)到800公里，電(dian)池(chi)循環次數也可(ke)以(yi)達(da)到1000次。也就是說，電(dian)池(chi)的壽命可(ke)達(da)到80萬公里。
三星(xing)(xing)高級技術研究院(yuan)電池實驗室負(fu)責人Dongmin Im表示：“三星(xing)(xing)的這一研究可用于(yu)未來制造更加安全、更高性能(neng)的動力電池。”
二、傳統陽極老化產生樹狀晶體 銀-碳復合材料可完美解決
生活中(zhong)常(chang)見的(de)鋰(li)離子電(dian)池(chi)當中(zhong)，都含有電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)成分，不同電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)在常(chang)溫下有液體(ti)和固體(ti)兩種狀態，固態電(dian)池(chi)的(de)電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)為(wei)固體(ti)，具(ju)有能量密度(du)高、安全性高的(de)優勢(shi)。
不過，在充電過程中，含有金(jin)屬鋰的陽(yang)極(ji)容易產生沉(chen)(chen)積(ji)(ji)，這些沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)在顯(xian)微鏡下觀察呈樹(shu)狀(zhuang)(zhuang)，這些樹(shu)狀(zhuang)(zhuang)晶體就會慢(man)慢(man)覆蓋電池(chi)的陽(yang)極(ji)表面，導致電池(chi)陽(yang)極(ji)無法充分(fen)利用(yong)，對電池(chi)壽命造成(cheng)影(ying)響。
▲顯微鏡下電池陽極的樹樁晶體(ti)
如果(guo)陽(yang)極中(zhong)樹狀晶體持(chi)續增長，數(shu)量變多，可(ke)能(neng)侵蝕陽(yang)極和陰極之間的隔膜，對(dui)電池的是安全性將造成影響(xiang)。
也就是說，目前固態電池中采(cai)用含有鋰金屬的陽極材料，電池的壽命和安全性在一定程度上(shang)都(dou)有所降低。
三(san)星研究(jiu)員(yuan)采用銀-碳復(fu)合材料(liao)制成固態電(dian)池陽極(ji)，由于銀、碳兩種元素都比(bi)較穩定，性狀難以改變，這(zhe)樣一來就能(neng)解決產生樹(shu)狀晶體的問題。
結語：三星固態電池新技術離上市還有一定距離
三(san)(san)星作(zuo)為全球(qiu)消費電(dian)子(zi)類產品數一(yi)數二(er)的“大廠(chang)”，研發能力(li)自然也非常強大。此次三(san)(san)星試制的固(gu)態電(dian)池(chi)在能量密度上得(de)到巨大提升，用于(yu)制造固(gu)態電(dian)池(chi)或(huo)將幫助(zhu)電(dian)動車打一(yi)場“翻身(shen)仗”。
不過，由(you)于這項技術目前還在(zai)實驗階段(duan)，距(ju)離真正上市還有一定距(ju)離，在(zai)全(quan)球各大電池(chi)廠商努力研發電池(chi)新技術的今天，相信還將有更(geng)多(duo)新電池(chi)技術走進人們的生活。
