续航里程更高, 充电时间更短, 使用更加安全……这些均是各大科研机构和企业在电动车方面不断追求的目标. 如今, 电动车制造商菲斯科 (Fisker) 正申请一款固态电池专利, 可使电动车的续航里程提高至500英里 (约805公里) , 充电时间缩短至1分钟. 该公司计划在2023年前将该电池商业化应用.
菲斯科成立于2005年, 位于美国加利福尼亚州, 由宝马前设计师亨利·菲斯科 (Henrik Fisker) 创办. 2014年2月, 菲斯科被中国万向集团纳于麾下, 后更名为卡玛 (Karma) .
据英国每日邮报 (Daily Mail) 11月14日报道, 本周菲斯科公司递交了一款固态电池申请专利的文件. 该项专利涉及到新材料及制造工艺等, 这些对于实现电池所需的能量密度, 功率及成本目标并助推电动车的推广及应用非常重要.
固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池. 平常经常使用的电池多为液体电池, 电解液多为液体. 由于固态电池的功率重量比较高, 所以它是电动汽车很理想的电池.
但早期的研究结果表明, 固态电池在商业化应用中还存在许多限制, 比如电极电流密度低, 使用的温度范围有限, 可用的材料有限, 成本偏高, 以及制造工艺复杂等. 此外, 还有数种失效模式会影响固态电池的性能, 这其中包括电极层结构内的接触阻力高, 离子流动性低等, 导致电池的放电能力比较低.
专利示意图
菲斯科公司称, 他们的固态电池采用了三维电极, 试图克服上述挑战. 这种三维电极的表面积是普通固态电池薄膜电极的25倍, 具有较高的电子和离子电导率, 从而实现快速充电和低温操作.
所以, 这款固体电池的能量密度是普通锂离子电池的2.5倍. 随着材料和制造水平的不断进步, 菲斯科预计到2020年这种电池的成本将为常规锂离子电池的三分之一. 此外, 电池爆炸的风险也比较低.
菲斯科公司电池系统副总裁Fabio Albano称, '这一突破标志着固态电池材料和制造技术新时代的开始. ' 他还表示, '我们正在解决固态电池在商业化道路上遇到的其他障碍, 比如低温环境下电池的性能等. '
菲斯科公司称, 这款电池将于明年1月在国际消费类电子产品展览会 (CES) 上展出, 预计会在2023年进行商业化应用. 目前, 该公司正与潜在的非汽车合作伙伴进行洽谈, 有可能会早于2023年将这款电池进行商业化应用.
事实上, 固态电池并非全新的研究领域. 科学家们多年来一直在实验室中对这项技术进行研究. 不过由于生产成本, 充电周期耐久性等问题, 这种产品尚未应用.
除菲斯科以外, 其他公司和科研机构也在这一研发领域投入了相当大的关注. 比如, 日本NEDO (日本新能源产业技术综合开发机构) 早在2008年就制定了研发计划, 并计划在2030年实现固态电池的量产, 包括固态金属锂, 固态锂硫和固态锂空气电池等. 今年7月, 日本丰田在固态电池专利上取得新进展, 并宣布要在2022年推出搭载全固态电池的全新电动汽车. 德国大众也曾表示, 已经在计划下一代电动车电池, 为里程超过1000公里的固态电池, 将在2025年量产.
