密度高達(dá)500Wh/kg(瓦時(shí)/千克)，搭載它的電動(dòng)飛機(jī)，甚至可以實(shí)現(xiàn)載人航空……近日，在上海車展上，寧德時(shí)代發(fā)布了凝聚態(tài)電池技術(shù)。
什么是凝聚態(tài)電池?凝聚態(tài)電池是針對超高比能化學(xué)材料的電化學(xué)反應(yīng)變化，采用了高動(dòng)力仿生凝聚態(tài)電解質(zhì)，構(gòu)建微米級別自適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)鏈間相互作用力，在增強(qiáng)微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，提高電池動(dòng)力學(xué)性能，提升鋰離子運(yùn)輸效率。
“我們的凝聚態(tài)電池和半固態(tài)電池不是一個(gè)種類。”寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱強(qiáng)調(diào)，凝聚態(tài)電池的正負(fù)極均可以匹配各種高比能材料，其不受殼體形態(tài)限制，但方殼可以體現(xiàn)其最佳性能。
寧德時(shí)代上海車展講解員表示：“在電化學(xué)中，電池的安全性能和正負(fù)極材料的能量密度是強(qiáng)相關(guān)的。凝聚態(tài)電池顯著提升了電池的安全性能，并可在保證高比能的情況下具備高安全性。目前我們已開發(fā)了6系到9系的凝聚態(tài)電池，可以做到電芯解體的情況下也不起火不爆炸。”
擁有更高電池能量密度
吳凱稱，凝聚態(tài)電池是寧德時(shí)代在材料和材料體系創(chuàng)新的最新成果，凝聚態(tài)電池聚合了包括超高比能正極、新型負(fù)極、隔離膜、工藝等一系列創(chuàng)新技術(shù)，使之既具有優(yōu)秀的充放電性能，又具備高安全性能。
系列創(chuàng)新技術(shù)讓這款凝聚態(tài)電池在高比能、高安全性兩方面，突破了長期以來限制電池行業(yè)發(fā)展的天花板，將激活以高安全和輕量化為核心訴求的全新電動(dòng)場景。
相比傳統(tǒng)鋰離子電池，凝聚態(tài)電池?fù)碛懈叩碾姵啬芰棵芏?，其高達(dá)500Wh/kg的數(shù)值，比目前液態(tài)鋰離子電池的理論能量密度上限(350Wh/kg)高出42%。
能量密度是動(dòng)力電池最核心的技術(shù)指標(biāo)。據(jù)了解，500Wh/kg還不是凝聚態(tài)電池的能量密度上限，隨著技術(shù)的深入，后續(xù)或能達(dá)到更高的能量密度。
在安全性上，液態(tài)電解液若泄漏，流動(dòng)的液態(tài)電解液可能導(dǎo)致更大范圍的短路，產(chǎn)生高壓拉弧，導(dǎo)致電池燃燒、爆炸。凝聚態(tài)電池連接內(nèi)部高分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)則能夠自適應(yīng)調(diào)整，保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性更好。
今年可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)
取決于不同的正負(fù)極材料，凝聚態(tài)電池的能量密度也不同。“目前我們正在和一家載人飛機(jī)公司合作。”吳凱說。
寧德時(shí)代方面透露，能量密度較低的車規(guī)級凝聚態(tài)電池可在年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
吳凱坦陳，作為一種全新的產(chǎn)品，凝聚態(tài)電池目前的成本略高。“凝聚態(tài)電池的研發(fā)是為了航空電池的需求，航空電池的需求并不是高性價(jià)比，而是輕量化和高安全。汽車不需要這么高的能量密度，我們在做車的研發(fā)的時(shí)候，會適當(dāng)調(diào)整能量密度，但是主要性能是一致的。”
“對于動(dòng)力電池來說，安全、性能、成本的全面提升以及平衡是不斷追求的目標(biāo)。”寧德時(shí)代有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，同時(shí)研發(fā)中還要考慮到其回收利用的問題，這些方面也是寧德時(shí)代接下來研發(fā)的重點(diǎn)方向。
來源：科技日報(bào) 記者 操秀英
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