固態(tài)電池是新能源領(lǐng)域終極發(fā)展目標(biāo)之一，全球多個(gè)企業(yè)和機(jī)構(gòu)投入大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)，經(jīng)常有最新消息傳出來(lái)。最近，美國(guó)航空航天局(NASA)宣布航空用固態(tài)電池取得了重大突破。

這是一條令人振奮的消息，NASA的固態(tài)電池有哪些新穎之處?中科院物理所研究員李泓告訴記者，樣品數(shù)據(jù)都沒(méi)有問(wèn)題，關(guān)鍵看產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。中南大學(xué)教授張永柱告訴記者，NASA的固態(tài)電池有不少創(chuàng)新之處，關(guān)鍵看產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，如何解決大批量的金屬鋰及硒材料供應(yīng)。

NASA在官網(wǎng)上稱，目前所研發(fā)成功的固態(tài)電池的能量密度達(dá)到了500Wh/kg，幾乎是現(xiàn)役最好的電動(dòng)汽車電池能量密度的兩倍。

NASA的固態(tài)電池起源于2021年4月，NASA宣布其改進(jìn)固態(tài)電池充電效率和安全性項(xiàng)目(e Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety，“SABERS”)部門將為電動(dòng)飛機(jī)研發(fā)固態(tài)電池.

NASA宣稱，SABERS對(duì)電池的新材料進(jìn)行了試驗(yàn)，這些材料在放電方面取得了顯著進(jìn)展。在過(guò)去的一年里，該團(tuán)隊(duì)成功地將電池的放電率提高了10倍，其后又提高了5倍。

NASA的研究人員介紹了固態(tài)電池的基本情況，例如，重量增加20～30%，體積增加30～50%。新型固態(tài)電池采用SABERS雙極疊加，有效減少10～30%的電池組“開(kāi)銷”，并且提高比能量和功率。

研發(fā)人員強(qiáng)調(diào)了NASA開(kāi)發(fā)的獨(dú)特技術(shù)，比如，高導(dǎo)電性、超輕電極支架;通過(guò)厚度離子傳輸實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)力學(xué);實(shí)現(xiàn)通用干電極處理;可擴(kuò)展。

據(jù)了解，NASA的固態(tài)電池使用了硫與硒，電池還利用了NASA此前研發(fā)的“多孔石墨烯”材料，據(jù)研究人員介紹，活性物質(zhì)含量高達(dá)90 wt%，也有高面積容量，生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，一步完成，無(wú)需混合，廣泛適用于S, Se, SexSy, Li2S等材料體系的固態(tài)電池。添加多孔石墨烯后顯著提高電池的初始放電容量。這款固態(tài)電池還有超高質(zhì)量負(fù)荷(>10 mg/cm2)的特點(diǎn)。

研發(fā)人員在最后的總結(jié)中說(shuō)，NASA研發(fā)的固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)高溫操作(150°C)，如果將工作溫度從40°C提高到50°C，能量將增加10%，多孔石墨烯具有高導(dǎo)電性和無(wú)粘合劑的干壓縮性，還增加了陰極電導(dǎo)率和初始電壓放電曲線，

針對(duì)NASA固態(tài)電池公布的材料，記者分別采訪了李泓和張永柱，他們均認(rèn)為，NASA的固態(tài)電池有創(chuàng)新點(diǎn)，在固態(tài)電池的研發(fā)過(guò)程中，有些機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室樣品參數(shù)也很亮麗，這些樣品的關(guān)鍵在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程，產(chǎn)業(yè)化不僅要考慮固態(tài)電池本身的性能，還要考慮成本，以及實(shí)現(xiàn)工藝的難易程度。

關(guān)鍵詞： 美國(guó)航空航天局 NASA固態(tài)電池 電動(dòng)汽車 電池能量密度