人類文明不斷進步,能源的應用也在不斷改進,更安全、更高效。目前能源應用正從化石燃料能源過渡到綠色能源,燃油車也逐漸轉換為電動汽車,隨之而來的,是電池的使用量大增。目前電動汽車、儲能系統使用的大多是鋰離子電池,雖然它們能量密度高、充電速度快,卻存在一定的安全性等問題。因此,新能源產業界正積極開發固態電池,期待它能逐漸完善,取代傳統的鋰離子電池。
固態電池與鋰離子電池的主要差異在電解質。鋰離子的電解質是液態的,以凝膠體、聚合物的形式存在,讓電池的重量難以下降。此外,單一鋰電池組的能量不高,因此必須將多個電池組串聯,讓重量進一步增加。工程、制造與安裝電池組的成本占電動汽車整體成本很大的比例。
除了重量問題,電解質也具有可燃性,在高溫下不穩定,有熱失控的問題,若發生車禍,可能會導致嚴重火災。電解質在低溫也容易凍結,降低電池的續航力。另外,電解質會腐蝕電池的內部組件,充放電的過程也會產生晶枝(dendrites),降低電池的容量、性能與壽命。固態電池內部沒有沉重的液態電解質,而是玻璃、陶瓷或其他材料形式的固態電解質。固態電池的整體結構與傳統鋰離子電池相似,充放電方式也大同小異,但因為沒有液體,所以電池內部更緊密,體積更小,能量密度增加。若將電動汽車內的鋰離子電池改用同樣體積的固態電池取代,電容量理論上可以提升2倍以上。而且固態鋰電池的重量較輕,也不需要鋰離子電池的監測、冷卻和保溫系統,底盤能空出更多空間放置電池,讓電動汽車續航力大增。另外,固態電池的充電速度比鋰離子電池快,也沒有腐蝕性的問題,壽命更長。關于工作溫度,固態電池具有熱穩定性,也不會在低溫凍結,對生活在中高緯度非常寒冷區域的用戶,這能確保電動汽車的續航力。綜上所述,固態電池有4大優點:能量密度高、充電速度快、壽命較長、熱穩定性佳。當然,固態電池也存在一些自身的問題:成本高昂且不易量產因為固態電池的內部構造緊密,容易受到熱脹冷縮的影響,若設計不當,可能會影響內部結構;晶枝的問題也沒有被解決,電池結構可能會被破壞。但最重要的是,固態電池成本高昂且不易量產。固態電池并不是新的發明,它們已經應用在心率調節器、可穿戴設備等領域,直到近期,產業界才開始研究固態電池在電動汽車等大型設備的應用,但目前電動汽車仍是以鋰離子電池為主。

總結來說,固態鋰電池有3大問題:膨脹、收縮影響結構、晶枝造成結構破壞、成本高昂,不易量產。目前,新能源產業正積極研究固態電池技術,其中包含特斯拉等知名企業,相信不久的將來,固態電池逐步被開發,應用會更加廣泛,成為更加高效、安全的新能源產品。目前,正方科技推出的千乘動力QX3600目前正在市場熱銷,其核心技術中的電芯,采用的就是固態電池,這使得這款戶外儲能電站具有體積小,重量輕,安全性能高等特點。

另外,因為固態電池電芯的原因,此款儲能便攜電站不僅安全性能大為增加,更增強了使用壽命,可以保證循環1500次后,其容量仍大于初始容量的80%,按照一周充放2次計算,能用整整10年以上。這樣一臺便攜電源放到家里,十年不用更換,電力依然澎湃。由此可見,固態電池為電芯的戶外儲能產品,有著更為優越的性能,也將迎來越來越廣泛的市場認可和增長。

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