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英科學家成功構建全固態薄膜電池雛形

2011-10-25

蓄電池發展至今已有150年的歷史了,然而電池的構造卻並未發生大的變化。無論使用哪種電化學體系(如鉛酸電池、鎳氫電池或鋰離子電池),電極需要被液態的電解質浸潤,並與之發生反應,從而產生電流。這種固態和液態並存的結構不可避免地導致了電池的體積偏大,並且存在漏液的危險。因此,全固態的電池結構被廣泛認為是一種更誘人的解決方案。

      以鋰離子電池為例:將易燃的液態電解質替換為無機的陶瓷材料,電池的體積可以減少一半,並且不存在任何安全隱患。然而,高電導率固態電解質材料的缺失大大阻礙了全固態電池的發展,同時全固態電池的生產也對設備和工藝提出了更高的要求。使用薄膜沉積的技術路線可以將這兩個問題一併解決,並且生產出的電池有著更長的迴圈壽命,還可以在幾分鐘內完成充電。目前來自英國的科學家成功構建了全固態薄膜電池的雛形,並達到了所有預期的優點。該項革新技術由Ilika和汽車巨頭豐田公司共同開發完成。Ilika是一家英國的基礎材料研發公司,正在協助豐田開發多項技術,其中包括固態電解質的研發。聯合的項目開發造就了一項新的薄膜電池生產技術,該技術適用於大規模生產。豐田公司已將初步結果在一些歐洲的科技大會上公佈。據悉,Ilika首席執行官GraemePurdy將參加10月份在大連召開的低碳地球峰會(LCES),並於10月20日就全固態薄膜電池技術進行介紹。

      新的全固態電池通過沉積手段合成,呈多層薄膜狀。開發過程中使用了Ilika獨有的高通量物理氣相沉積平臺,該平臺可將基礎材料的研發進程加快10至100倍。Ilika借助其技術優勢,吸引了一大批全球領先的跨國企業進行合作研發。例如,殼牌氫能的研發總監JoepHuijsmans博士曾評價道:“Ilika高通量的合成和篩選技術非常高產,在合作過程中給我們留下了深刻的印象。”殼牌氫能也是Ilika的合作夥伴之一。

      Ilika的全固態薄膜電池相較傳統電池有了全方位的性能提升,能滿足重要細分市場的需求:電池的厚度和重量減少了30%;電動汽車的續航里程大大增加,並且只需區區數分鐘進行充電;電網能為可再生能源項目配備壽命達幾十年的儲能系統。更重要的是,隨著生產規模的擴大,由於薄膜的生產技術和光伏、半導體行業有著許多共通點,全固態薄膜電池的生產成本也會以相同的速度迅速下降。

      


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