中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日,，美國(guó)航空航天局（NASA）公布了其研發(fā)的固態(tài)電池新成果,，NASA官網(wǎng)介紹，該電池能量密度達(dá)到了500Wh/kg,，是當(dāng)下最好的動(dòng)力電池能量密度的兩倍,，而且比普遍用于電動(dòng)汽車(chē)的電池更輕便、更安全,。
NASA的固態(tài)電池研究始于2021年4月,，當(dāng)時(shí)NASA宣布其改進(jìn)固態(tài)電池充電效率和安全性項(xiàng)目（Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety，“SABERS”）部門(mén)將為電動(dòng)飛機(jī)研發(fā)固態(tài)電池。SABERS在克利夫蘭的格倫研究中心開(kāi)展研究,，并與佐治亞理工學(xué)院,、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員展開(kāi)合作。SABERS的首席研究員羅科·維吉亞諾表示,，“我們開(kāi)始接近這個(gè)電池研究的新前沿,，相比鋰離子電池，固態(tài)電池有更多的東西可以去做,�,！盢ASA的融合航空解決方案項(xiàng)目支持SABERS研究人員對(duì)固態(tài)電池進(jìn)行調(diào)研及持續(xù)開(kāi)發(fā)。
1,、運(yùn)用新材料
NASA介紹說(shuō),，電池就像水桶，其容量是桶的容量,，而它的功率是桶的排空速度,。如果為一架電動(dòng)飛機(jī)提供動(dòng)力，電池必須以極快的速度釋放能量,。為了提升電池性能,，SABERS研究人員在電池材料上進(jìn)行了創(chuàng)新。
NASA固態(tài)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
（圖片來(lái)源：NASA）
據(jù)了解,，NASA的固態(tài)電池為硫硒電池,，SABERS設(shè)計(jì)的電池由鋰金屬陽(yáng)極、SE和硫/硒（S/Se）陰極組成,。電池還利用了NASA此前研發(fā)的“多孔石墨烯”材料,，S/Se陰極集成了NASA開(kāi)發(fā)的“多孔石墨烯”和S/Se粒子。據(jù)研究人員介紹,，多孔石墨烯活性物質(zhì)含量高達(dá)90wt%,，也有高面積容量，生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單,，一步完成,，無(wú)需混合，廣泛適用于S,、Se,、SexSy、Li2S等材料體系的固態(tài)電池,。添加多孔石墨烯后電池的初始放電容量顯著提高,，多孔石墨烯在材料表面結(jié)合了孔洞，從而減輕了電池重量并提高了導(dǎo)電性,。此外,，該電池還有超高質(zhì)量負(fù)荷（>10mg/cm2）的特點(diǎn)。
2,、采用新的結(jié)構(gòu)及包裝設(shè)計(jì)
除了新材料的創(chuàng)新,，SABERS團(tuán)隊(duì)還采用了新的電池結(jié)構(gòu)及包裝設(shè)計(jì)，這使得電池的本身重量得以減輕,，并增加能夠儲(chǔ)存的能量,。與將單獨(dú)包裝的電池連接起來(lái)的普通電池不同的是，SABERS的電池是將所有的電池垂直地堆放在一個(gè)外殼內(nèi),。通過(guò)這種設(shè)計(jì),，SABERS已經(jīng)證明了固態(tài)電池的能量密度可達(dá)500Wh/kg，是現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)電池的兩倍多,。目前,，特斯拉4680電池的單體能量密度約300Wh/kg，電池組能量密度為217Wh/kg,。寧德時(shí)代發(fā)布的第三代CTP麒麟電池,，能量密度為255Wh/kg。
SABERS的研究人員表示,，“這種設(shè)計(jì)不僅減少了30%至40%的電池重量,，而且還使我們能夠?qū)⑺軆?chǔ)存的能量增加一倍甚至兩倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了目前最先進(jìn)的鋰離子電池的能力,�,！�
未來(lái)的電動(dòng)飛機(jī)設(shè)計(jì)
（圖片來(lái)源：NASA）
固態(tài)電池在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)起火，并且在損壞時(shí)仍能運(yùn)行,，這使它們?cè)诤娇疹I(lǐng)域的使用具有吸引力,。SABERS的研究人員已經(jīng)在不同的壓力和溫度下測(cè)試了他們的電池，并發(fā)現(xiàn)它可以在幾乎是鋰離子電池兩倍的溫度下運(yùn)行,，而不需要那么多冷卻技術(shù),。該團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)在更高的溫度和壓力下進(jìn)行測(cè)試，推動(dòng)技術(shù)的極限,。
總體來(lái)看,，相比傳統(tǒng)鋰電池而言，NASA的固態(tài)電池具有體積更小,、能量密度更高,、重量更輕、承受高溫能力更強(qiáng),，以及在受到?jīng)_擊之后仍可以繼續(xù)使用等特點(diǎn),。
針對(duì)NASA固態(tài)電池公布的材料，國(guó)內(nèi)一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,，NASA的固態(tài)電池有創(chuàng)新點(diǎn),，在固態(tài)電池的研發(fā)過(guò)程中,，有些機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室樣品參數(shù)也很亮麗，這些樣品的關(guān)鍵在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程,，產(chǎn)業(yè)化不僅要考慮固態(tài)電池本身的性能,，還要考慮成本，以及實(shí)現(xiàn)工藝的難易程度,。
參考來(lái)源：全球儲(chǔ)能網(wǎng),、智通財(cái)經(jīng)、中國(guó)汽車(chē)報(bào)網(wǎng),、IT之家
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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