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丰田和中科大:全固态锂电池双突破
万物周期游击队
2023-07-04 08:54:38


丰田称其固态电池技术取得重大突破:可使电池成本和重量减半
原创
2023-07-05 02:31 星期三
财联社 牛占林
①丰田公司宣布,已经简化了制造固态电池所用材料的生产过程;
②丰田相信现在可以制造出续航里程为1200公里的固态电池,充电时间为10分钟或者更短。

财联社7月5日讯(编辑 牛占林)丰田公司周二表示,已经在固态电池技术上取得了重大突破,能够将电池的重量、体积和成本减半,这可能为电动汽车的进步带来巨大的推动力。

这家世界第二大汽车制造商已经在推行一项计划,到2025年推出配备先进固态电池的电动汽车。与液体电池相比,固态电池的优势更大。

周二丰田公司宣布,已经简化了制造固态电池所用材料的生产过程,并称这一发现是一个重大的飞跃,能够大幅缩短汽车充电时间和增加续航里程。

丰田公司碳中和研发中心的总裁海田敬二表示:“无论是液态电池还是固态电池,我们的目标是彻底改变目前电池过大、过重、过贵的局面,在这方面的潜力上,我们将争取将这些因素减半。”

伯明翰大学商业经济学教授戴维・贝利认为,如果丰田公司的说法属实,那么这可能是未来电动汽车的一个里程碑时刻。“通常在原型阶段会有一些突破,但要扩大生产规模就很困难了。”他补充说,“如果这是一个真正的突破,那么它可能是一个颠覆性的改变,甚至可以说是电动汽车行业的圣杯。”

海田指出,该公司已经开发出了提高电池耐久性的方法,并相信现在可以制造出续航里程为1200公里的固态电池,充电时间为10分钟或者更短。

据《金融时报》报道,该公司预计将在2027年开始为电动汽车生产固态电池。

固态电池一直被广泛认为是电动汽车的一个潜在颠覆者,可以缩短充电时间、提高容量,并降低与使用液态电解质的锂离子电池相关的起火风险。然而,固态电池通常制造起来更困难、成本更高,限制了它们的商业应用。

不过,丰田公司表示,他们相信可以简化生产过程,使得固态电池比锂离子电池更容易生产。

与其他竞争对手相比,丰田公司在电动汽车市场上被视为落后者。去年6月,丰田汽车宣布,在全球范围召回2700辆纯电动SUV bZ4X,原因是发现连接车轮的螺栓问题可能导致轮胎脱落,bZ4X是丰田的首款量产的纯电动汽车,出师不利让丰田加速电动化转型之路蒙上了一层阴影。

【中科大突破全固态锂电池电解质在性能和成本上的双重瓶颈】

  中科大新闻网6月29日消息,全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。6月27日,中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电解质,它的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,很适合产业化应用。该成果以“A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries”为题发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。

  为了满足实际应用的需求,全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件:高离子电导率(室温下超过1毫西门子每厘米),良好的可变形性(250-350兆帕下实现90%以上致密),以及足够低廉的成本(低于50美元每公斤)。但是,目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足这些条件。氧化物作为脆性陶瓷,普遍不具备可变形性。硫化物和大部分氯化物则成本高昂,至少在200美元每公斤的量级。这些材料中唯一的例外是氯化锆锂,但是它的离子电导率却远低于1毫西门子每厘米。

  此次研究中,马骋教授不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一种,而是转向氧氯化物,设计并合成了一种新型固态电解质—氧氯化锆锂。这种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成,它的原材料成本仅为11.6美元每公斤,很好的满足了上述50美元每公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成,氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤,远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂(10.78美元每公斤),并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。在具备极强成本优势的同时,氧氯化锆锂的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米,超过了应用所需要的1毫西门子每厘米。与此同时,它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密,也超过应用所需要的水平(250-350兆帕下90%以上致密)。由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池展示了极为优异的性能:在12分钟快速充电的条件下,该电池仍然成功的在室温稳定循环2000圈以上。

  氧氯化锆锂的发现,使固态电解质在性能、成本两方面同时实现了突破,对全固态锂电池的产业化具有重大意义。审稿人认为这一发现“很有新意和原创性”,并且认为氧氯化锆锂材料“很有前景”,“有益于固态电池技术的商业化”。

  

作者在2023-07-05 08:48:47修改文章
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    2023-07-09 15:26
    感谢分享,请问氧氯化锆锂有哪些标的
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