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1秒充电、不起火!日本加快全固态电池研发

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时间:1900/1/1 0:00:00

日经中文网北京时间24日报道称,如果要提高安装在移动终端或汽车上的锂离子电池的性能,火灾风险也会增加。原因是传统的锂离子电池使用易燃液体作为电解质。为此,日本正在推动开发“全固态蓄电池”,用不燃陶瓷材料等固体材料代替电解质。《日本经济新闻》(中文版:日经中文网)采访了日本大学努力实现快速充电和大电池容量的研究进展。

东京理工学院的杉山一太郎教授说:“目前,智能手机充满电需要一个多小时,但新电池力争在一秒钟内充满电。”。Yishan教授正试图通过提高固体电解质和电池阴极之间的性能来实现前所未有的瞬时充电。

东京工业大学试产的全固态锂离子电池和东京工业大学试产的全固体锂离子电池。

目前,电池充电是耗时的,因为不同固体的氧化物之间的接触较差,并且电阻增强。易山认为,“如果不同种类的固体能够在原子水平上连接起来,那么电阻就可以降低”。基于这个想法,他正在反复试验。

宜山使用了引起汽车制造商注意的“氧化锂、镍和锰”作为正极,使用磷酸锂作为电解质。通过应用最先进的半导体制造技术,电解质在正极表面形成薄膜,使得固体电解质和正极之间的电阻降低到液体电解质和正极间电阻的五分之一到十分之一。

东京工业大学正在与大型半导体相关企业联合开发,预计一年后电池可以投入试生产。下一个目标是汽车。该大学将与大型汽车制造商携手,将薄膜上展示的低电阻应用于大容量电池,并努力开发可长期使用的电池。

日本科学技术振兴机构(JST)也在开发使用氧化物电解质的全固体电池。负责相关项目的日本材料材料研究所所长高田和典谨慎地指出,“虽然薄膜的发展势头非常好,但更换汽车用的散装电池还需要时间”。尽管如此,一山教授还是自信地表示“如果电影上的问题得到了解决,块状也适用”。

长崎大学开发的氧化物固体电解质。长崎大学在通电前(左)和短路后变黑状态下开发的氧化物固体电解质。通电前(左侧)和短路后的黑色状态。

一方面,参与日本科学技术振兴机构项目的长崎大学副教授山田博俊表示,关于提高电流密度和实现大容量的研究正在进行中。电解质中使用陶瓷材料“锂氧化物镧锆铊”,而负极中使用金属锂。

作为负极材料,锂金属具有最佳的存储容量。然而,在重复充电和放电过程中,锂金属中会产生一种称为树枝状晶体的树枝状晶体,该晶体会穿过电解质到达正极,从而导致短路。

山田准教授开发了一种抑制枝晶形成的新技术,并于3月在东京八王子市举行的学术会议“电气化学会”上介绍了这项技术。

电解质是通过燃烧和固化氧化物颗粒制成的,而枝晶是通过烧结后在颗粒之间的间隙中循环形成的。对此,Yamada Zhun教授等人将直径约为2微米的氧化物颗粒和低熔点的氢氧化锂混合烧结,使得厚度约为0.5微米的氢氧化氢锂覆盖颗粒表面并填充间隙。带电实验结果表明,与未覆盖的粒子相比,短路前的电流密度可以增加到三倍。

Yamada Zhun教授说:“我们将努力将其付诸实践……

作为传感器的电源,可以通过太阳能、风能和振动充电”。

尽管全固态电池的商业化才刚刚开始,但其安全性和高性能使其极具吸引力。除了汽车,它有望在未来应用于物联网传感器和自然资源的远程回收。日经中文网北京时间24日报道称,如果要提高安装在移动终端或汽车上的锂离子电池的性能,火灾风险也会增加。原因是传统的锂离子电池使用易燃液体作为电解质。为此,日本正在推动开发“全固态蓄电池”,用不燃陶瓷材料等固体材料代替电解质。《日本经济新闻》(中文版:日经中文网)采访了日本大学努力实现快速充电和大电池容量的研究进展。

东京理工学院的杉山一太郎教授说:“目前,智能手机充满电需要一个多小时,但新电池力争在一秒钟内充满电。”。Yishan教授正试图通过提高固体电解质和电池阴极之间的性能来实现前所未有的瞬时充电。

东京工业大学试产的全固态锂离子电池和东京工业大学试产的全固体锂离子电池。

目前,电池充电是耗时的,因为不同固体的氧化物之间的接触较差,并且电阻增强。易山认为,“如果不同种类的固体能够在原子水平上连接起来,那么电阻就可以降低”。基于这个想法,他正在反复试验。

宜山使用了引起汽车制造商注意的“氧化锂、镍和锰”作为正极,使用磷酸锂作为电解质。通过应用最先进的半导体制造技术,电解质在正极表面形成薄膜,使得固体电解质和正极之间的电阻降低到液体电解质和正极间电阻的五分之一到十分之一。

东京工业大学正在与大型半导体相关企业联合开发,预计一年后电池可以投入试生产。下一个目标是汽车。该大学将与大型汽车制造商携手,将薄膜上展示的低电阻应用于大容量电池,并努力开发可长期使用的电池。

日本科学技术振兴机构(JST)也在开发使用氧化物电解质的全固体电池。负责相关项目的日本材料材料研究所所长高田和典谨慎地指出,“虽然薄膜的发展势头非常好,但更换汽车用的散装电池还需要时间”。尽管如此,一山教授还是自信地表示“如果电影上的问题得到了解决,块状也适用”。

长崎大学开发的氧化物固体电解质。长崎大学在通电前(左)和短路后变黑状态下开发的氧化物固体电解质。通电前(左侧)和短路后的黑色状态。

一方面,参与日本科学技术振兴机构项目的长崎大学副教授山田博俊表示,关于提高电流密度和实现大容量的研究正在进行中。电解质中使用陶瓷材料“锂氧化物镧锆铊”,而负极中使用金属锂。

作为负极材料,锂金属具有最佳的存储容量。然而,在重复充电和放电过程中,锂金属中会产生一种称为树枝状晶体的树枝状晶体,该晶体会穿过电解质到达正极,从而导致短路。

山田准教授开发了一种抑制枝晶形成的新技术,并于3月在东京八王子市举行的学术会议“电气化学会”上介绍了这项技术。

电解质是通过燃烧和固化氧化物颗粒制成的,而枝晶是通过烧结后在颗粒之间的间隙中循环形成的。对此,Yamada Zhun教授等人将直径约2微米的氧化物颗粒混合烧结,并点燃……

使得厚度为约0.5微米的氢氧化锂覆盖颗粒的表面并填充间隙。带电实验结果表明,与未覆盖的粒子相比,短路前的电流密度可以增加到三倍。

Yamada Zhun教授表示,“我们将努力将其作为传感器的电源投入实际使用,这些传感器可以通过太阳能、风能和振动充电”。

尽管全固态电池的商业化才刚刚开始,但其安全性和高性能使其极具吸引力。除了汽车,它有望在未来应用于物联网传感器和自然资源的远程回收。

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