研究人员开发的固态电池在加热时不会着火

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亚洲电池研发公司Saturnose宣布，将公开发布增强型铝离子电池的独立测试结果，并计划推出一款固态可充电的铝离子电池，最快于明年发布上市。这可能是全球首款量产商业级铝离子固态电池，有望取代风险较大的锂离子电池。

Ea?I不使用钴或镍，而是使用铝、铌以及固态电解质等元素，并通过混合纳米技术开发其快速充电电极和电解质等；使其在成本上比锂离子电池技术便宜50%，且拥有更高的能量、密度和电池循环寿命，且不会有热失控引发火灾等问题。

很多人把目光投向了铝离子电池。由沙特支持的印度研究者Saturnos计划公布其增强蚀变铝离子（Enhanced Altered Aluminum Ion，简称Ea?I）电池化学成分的独立测试，并于2022年推出固态可充电铝电池。2022年投产后，它将成为世界上第一款商用铝离子固态电池，届时它将开始漫长而缓慢的进程，以取代风险更高的锂离子电池化学成分。

达纳风险基金创始人加亚德-艾德将 Ea?I 电池描述为向固态铝离子电池迈进了一步，他表示该电池不使用钴或镍，不存在锂离子的枝晶和热失控火灾问题。相反，Ea?I 系统的阴极使用了高能、改变和无序的岩盐结构，它的原型现在正在测试中。

IT之家了解到，获得专利的 Ea?I 电池背后的过程使用混合的纳米技术来开发其快速充电电极和电解质。它使用铝和铌以及固态电解质。据称，它比锂离子电池技术便宜 50%，而且具有更高的比能量、容量、循环和电池寿命。

随着全球各大车企转型电动汽车，加上世界各国大力发展新能源产业，锂电池已严重供不应求。生产锂电池的各种原材料价格在狂涨，碳酸锂等材料今年价格涨幅超过230%。未来，各行各业对电池的需求还会继续增加，仅凭目前的锂离子电池技术，已完全无法满足行业发展需求。

未来电动汽车用上超长续航电池开发氮化铁纳米涂层，会怎么样？

近日在小编在社交网络上被问到了这么一个问题：日系的新能源车为什么不能上“绿牌”？也就是在一线城市中不需要摇号的新能源牌。在这个问题下面有很多不同的观点，但是其中比较靠谱的是：不管是丰田还是本田的混动系统，他们混动的目的都是为了省油，而不是替代燃油。

其实这个观点也说明了为什么电驱动的汽车会是新能源车的代表，确实，“电动车”早在上个世纪就已经出现，从汽车发展历程来说，当然不算新，但是新能源汽车的产生，就是一种“替代”的过程，替代传统汽油驱动，这也是新能源汽车的意义，不局限于电，只要能作为汽车的驱动能源，那就值得赋予新能源的名号，在全球市场上，目前电驱动的方式，无疑是一个更好的发展方向。但是电动车在续航、便利性、安全性等方面都是消费者还不愿意去接触的原因，那电动车的真的就“前途无亮”了吗？

就当前的电池电机组技术而言，日本在这方面无疑领先着很多国家，从特斯拉一直使用着松下的高质量动力电池就可以看出，不过日系在新能源的发展上则更加保守，我们熟悉的BBA，在去年已经陆续推出了纯电动车型的产品信息，而丰田本田这两位日系“老大哥”还是主推旗下的混动系统，纯电动车型更是没有出现，那这说明两位老大哥都不看好纯电动车型发展的趋势吗？

其实近年来，日本一直在大力推进固态电池的发展，而且还给出了很多扶持政策，让人颇感意外。就连我们比较熟悉的丰田汽车，也在固态电池领域取得了比较明显的成果。细究原因，其实我们也可以发现，日系车企并不是对电动车不感兴趣，而是对目前技术不算成熟的动力电池没有太大兴趣，在早期的时候，都是以氢燃料驱动能源作为发展目标，但是在固态电池体现出了明显的优势之后，很多日本企业又开始转向固态电池的研发。

日本锂离子电池材料评价研究中心也一直在致力于块电池的相关研究，并且认为全固态电池拥有不易着火、安全性高的特点，对他们有很大的吸引力。更加重要的是，作为一个资源匮乏的国家，固态电池还可以作为大型蓄电池储存电力，紧急时候可以成为发电站，这一点是日本方面非常看重的，因此也就有了现在丰田等日系车企全力发展固态电池的现象。

可是固体电池本身就不是一块好啃的骨头，固态电池毫无疑问是未来电动汽车发展的一个重要方向，然而难题在于固态电解质上，不同的车企也选择了不同的方向。目前固态电解质主要分为聚合物、氧化物和硫化物三种，目前都很难达到液态电解质的水平，同时材料成本昂贵，对加工的要求也很高，难度极高，所以很多车企都只会选择一种材料潜心研究，毕竟这个研发太过烧钱，而且需要持续的投入。

而上面提到的丰田，虽说是在硫化物上取得了突破，今年就可以拿出搭载固态电池的车型，用于东京奥运会的场馆用车，是一次全新的尝试。不过既然是小规模商用，恐怕也是受到了成本的限制，据数据显示，液态锂电池的成本大约在每千瓦时200~300美元，固态电池的成本则高达1.5万美元。想要在短时间内想要把成本降低，显然不太现实。根据澳大利亚迪肯大学的研究人员表示，他们已经设法使用常见的工业聚合物来制造固体电解质，其最终效果保持了我们对固态电池的期待，在过热时也不会导致爆炸或者起火。

小编点评：固态电池的方向，无疑是将来新能源电动车发展的技术根基，但是固态电池在当前来看，成本、研发制造等方面，都是各大全球车企的难题，而我们国内在电动车方面已经有丰富经验的比亚迪虽说已经开发出了“刀片电池”，但也不过是最新一代磷酸铁锂电池，虽说同样具有高安全、长寿命等特点，但是距离固态电池这一目标，还是有非常多的路要走。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

此前，研究人员开发出一种新方法，通过插入氮铁（BN）的纳米涂层来稳定锂金属电池中的固体电解质，从而安全地延长电池寿命。该团队专注于固体陶瓷电解质，与锂离子电池中传统的易燃电解质相比，这些电解质在提高安全性和能量密度方面显示出优势。可充电固态锂电池是下一代储能电池的候选产品。

随着我们越来越依赖这种新能源，从便携式设备到电动汽车，改善储能和提高电池寿命，同时确保安全运行，这一重大挑战变得越来越重要。由材料科学与工程助理教授袁阳领导的哥伦比亚工程队今天宣布，他们开发出一种安全延长电池寿命的新方法，插入氮铁（BN）纳米涂层，以稳定锂金属电池中的固体电解质。

虽然传统的锂离子电池目前在日常生活中被广泛使用，但它们的能量密度较低，导致电池寿命缩短，而且由于电池内有高度易燃的液体电解质，它们可能会短路，甚至着火。利用锂金属代替锂离子电池中使用的石墨阳极可以提高能量密度：锂金属的理论容量比石墨高近10倍。但在锂电镀过程中，树突通常会形成，如果树突穿透电池中间的膜分离器，它们可能会产生短路，引起对电池安全性的担忧。

"我们决定专注于固体陶瓷电解质。与锂离子电池中传统的易燃电解质相比，它们在提高安全性和能量密度方面显示出了很大的希望。"我们对可充电固态锂电池特别感兴趣，因为它们是下一代储能的有前途的候选产品。

大多数固体电解质是陶瓷，因此不易燃，消除了安全问题。此外，固体陶瓷电解质具有高机械强度，实际上可以抑制锂树突的生长，使锂金属成为电池阳极的涂层选择。然而，大多数固体电解质对Li的不稳定?它们很容易被锂金属腐蚀，不能用于电池。

论文的主要作者、应用物理和应用数学系博士后研究科学家钱成说"锂金属对于提高能量密度是必不可少的，因此，我们能够把它作为固体电解质的阳极是至关重的"。"为了使这些不稳定的固体电解质适应实际应用，我们需要开发一种化学和机械稳定的接口，以保护这些固体电解质免受锂阳极的污染。为了传输锂离子，该接口不仅具有高度电子绝缘性，而且具有电离传导性。此外，此接口必须超薄，以避免降低电池的能量密度。

为了应对这些挑战，该团队与布鲁克黑文国家实验室和纽约城市大学的同事合作。它们沉积了5~10纳米氮化（BN）纳米薄膜作为保护层，以分离锂金属与离子导体（固体电解质）之间的电接触，以及微量聚合物或液体电解质，以渗透到电极/电解质界面。

他们选择BN作为保护层，因为它在化学和机械上稳定锂金属，提供高度的电子绝缘。他们设计的BN层具有内在缺陷，锂离子可以通过它，使其能够作为一个优秀的分离器。此外，BN 可以通过化学气相沉积轻松准备，形成大规模（\dm 水平）、原子薄型（\nm 水平）和连续薄膜。

"虽然早期的研究使用了200 0毫米厚的聚合物保护层，但我们的BN保护膜厚度只有5~10纳米，在此类保护层的极限，在不降低电池能量密度的情况下，是记录薄的。"它是防止锂金属进入固体电解质的完美材料。与防弹背心一样，我们开发了用于不稳定固体电解质的锂金属防"背心"，通过这一创新，实现了长循环寿命锂金属电池。

研究人员正在扩展他们的方法，以广泛的不稳定的固体电解质，并进一步优化接口。他们期望制造具有高性能和长周期寿命的固态电池。

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