鉅大LARGE | 點擊量：496次 | 2023年09月13日
美國麻省固體能源胡啟朝：固態(tài)鋰金屬電池是追求能量密度最優(yōu)方法
隨著我國成為全球第一大電動汽車市場，和之密不可分的動力鋰電池行業(yè)也得到迅速發(fā)展，鋰電的產(chǎn)銷量正在逐年增高。然而，隨著鋰電的產(chǎn)業(yè)化漸漸走向成熟，國家對新能源汽車和電池實行補貼退坡直至取消政策，當下行業(yè)的發(fā)展和政策的實行都對電池的能量密度提出新的要求。動力鋰電池的發(fā)展趨勢正朝著更安全、能量密度更高的方發(fā)展。
五月二十一日，OFweek2018（第二屆）我國動力鋰電池技術及應用研討會在深圳馬哥孛羅好日子酒店成功舉辦。在本次研討會上，來自美國麻省固體能源公司(SolidEnergy)的創(chuàng)始人兼CEO胡啟朝帶來了能量密度可達500瓦時/千克的鋰電池的主題演講，和現(xiàn)場參會嘉賓分享了未來追求能量密度最優(yōu)方法之一的固態(tài)鋰金屬電池的發(fā)展前景。
固態(tài)鋰金屬電池是追求能量密度最優(yōu)方法
固態(tài)鋰金屬電池是追求能量密度的最優(yōu)方法。美國麻省固體能源公司創(chuàng)始人兼CEO胡啟朝認為，從當下鋰電池技術的發(fā)展趨勢，從路線發(fā)展圖來看，固態(tài)鋰金屬電池是追求能量密度的最優(yōu)方法。當前電池的狀態(tài)正從液態(tài)向固態(tài)更安全的方向發(fā)展。
那么，固態(tài)電池和液態(tài)電池相比較而言，哪種更具有優(yōu)勢呢？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池被人們形象地稱為搖椅式電池，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為電解質（液態(tài)）。而鋰離子就像優(yōu)秀的運動員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負極再到正極的運動過程中，完成電池的充放電過程。而固態(tài)電池的原理和之相同，只不過其電解質為固態(tài)，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。
因此，同樣的電量，固態(tài)電池體積將變得更小。不僅如此，固態(tài)電池中由于沒有電解液，封存變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不要再額外新增冷卻管、電子控件等，在節(jié)約成本的同時還減輕自身重量。此外，在能量密度方面，鋰電池的技術正由鋰離子向鋰金屬更高的能量密度發(fā)展。
胡啟朝介紹，目前他和團隊在做的這種固態(tài)鋰金屬電池，通過類比的方式來理解，把現(xiàn)在通用的智能手機電池和這種電池放到一起。固態(tài)鋰金屬電池在體積上比前者小一半，但儲存的電量是相同的。而且這種電池的重量還輕，電池成本更低。目前純固態(tài)金屬電池一般都應用在、衛(wèi)星和無人機等相對高端的領域。
控制鋰枝晶形成基礎研究突破，鋰金屬產(chǎn)業(yè)化待啟
在電池市場，鋰電池憑借著安全，使用壽命長，維護成本低，重量輕，充放電完全，無記憶效應等優(yōu)勢迅速占領著市場。
但在鋰電池在使用的過程中，內(nèi)部會發(fā)生電解液分解、活性材料失活、正負極結構坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等不可逆的電化學反應并導致容量下降。尤其當下對快速充電的要求，充放電電壓越高、溫度越高，鋰電池容量下降就越快，電池壽命衰減是行業(yè)內(nèi)面對的挑戰(zhàn)。
鋰金屬在性能上可以超過石墨和硅碳負極，而且可以做得體積更小。胡啟朝介紹，控制鋰枝晶技術，基于固態(tài)電解液的方法能在很大程度上解決了壽命衰減的難題。但目前，固態(tài)鋰金屬電池成本還比較高，更適用于輕量化和不太重視于成本的應用領域。
事實上，美國麻省固體能源公司是當前世界上極少數(shù)能將動力鋰電池能量密度做到500Wh以上的電池公司，也是目前唯一一家實現(xiàn)批量生產(chǎn)供貨的電池廠。
據(jù)了解，2012年，胡啟朝從MIT博士畢業(yè)后創(chuàng)立了SolidEnergy，便開始了二次鋰金屬電池的研究之路，將能量密度提升到傳統(tǒng)鋰電池的兩倍。目前已在美國以及亞洲地區(qū)的著名風投機構融資超過五千萬美金。2012年上半年，胡啟朝贏得了美國能源部頒發(fā)的清潔能源獎，以及全美清潔能源商業(yè)計劃比賽亞軍。同年，還被福布斯雜志評選為全球30位30歲以下杰出科學家之一。
2017年，SolidEnergy公布了第一代產(chǎn)品Hermes(HighEnergyRechargeableMetalCellsforSpace)，這款世界上最輕的二次電池，能量密度高達480Wh/kg，或許將引發(fā)地面和空中運輸方式上新一輪的電池革命。胡啟朝表示，未來，SolidEnergy準備將該技術投入空間，，消費級無人機，智能手機，可穿戴裝備以及電動汽車領域的應用，一個嶄新的鋰金屬產(chǎn)業(yè)化模式有待開啟!
