充电只需1分钟 菲斯克为柔性固态电池申请技术专利

据外媒报道,菲斯克(Fisker)的科研人员们于本周递交了文件,旨在为其柔性超高能量密度固态电池申请技术专利,但要求不得对外发布(under a non-publication request)。该项专利涉及全新材料及制造工艺,对于实现所需的能量密度、电源及成本目标,新材料及工艺将发挥至关重要的作用并助推电动车的推广及应用。

菲斯克的固态电池采用了三维电极,其能量密度是锂离子电池的3倍。据该公司宣称,该技术使电动车的续航里程数达到500英里以上,而充电所需时间仅为1分钟,比在加油站的加油速度还快。据菲斯克预计,该技术的在汽车领域内的量产应用需要等到2023年以后。

据早前的研究结果表明,菲斯克的固态电池技术可构建大量的三维固态电极,其表面积是平面薄膜固态电极(flat thin-film solid state electrodes)的25倍,其电子及离子导电率极高,可实现快充及低温操作。

因此,菲斯克固态电池的能量密度是常规锂离子电池的2.5倍,得益于其先进的材料及制造工艺,预计2020年其价格将为常规锂离子电池的三分之一。

固态电池技术限制

固态电池技术目前还有许多限制,包括:电极电流密度(electrode current density)低、温度范围有限、材料可得性(materials availability)有限、成本高、制造工艺无法可扩展性不足。

还有数种失效模式会影响固态电池的性能,包括:电极层级结构(layered electrode structures)内的接触阻力高、离子流动性低,导致其放电能力低。

在充放电过程中,由于体积变化及残留应力的影响,将引起分层问题;树突渗透及稳定性不如锂电极;离子扩散低,在低温条件下尤为明显,这主要是受限于固态材料本身的属性。

菲斯克的固态电池柔性电极结构将为电池提供多用途电压及形状系数(form factors),在电压输出较高时,柱状电池内部(cylindrical cell)可能出现创伤,除减少电池间连接(cell-to-cell connection)、热管理及安全要求外,还允许使用当前的蓄电池工具及机械设备,从而进一步降低了电池系统成本。

未来应用前景

据菲斯克预计,该项技术将于2023年后被用于汽车应用内。由于缺少拥有特殊材料及制造工具的配套供应链,其投产准备阶段耗时极长,还需要为材料的重复利用制定品质规程。

但菲斯克还表示,公司目前正积极与潜在的非汽车业业内伙伴开展合作磋商,也有可能在2023年前实现该类电池应用的商业化。