科技圈炸了個重大新聞,電動車的續航焦慮要成為歷史了,讓全球科學家愁了十年的技術問題,竟然被中國科學院的專家給攻克了。
最近,《自然可持續》雜志發表了一篇重磅文章,在國際學術圈引發了騷動。中科院黃學杰團隊研發的陰離子調控技術,直接掀翻了新能源電池能量密度的“天花板”,把電池能量提升至每公斤500瓦時以上,一旦技術走出實驗室,不僅能讓電動車跑得更遠,讓人形機器人續航翻倍,甚至可能改寫全球新能源產業的格局。
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固態電池是什么,陰離子調控技術又是什么呢?市場主流電子產品用的鋰電池,不管是手機,還是電動汽車,基本都是液態鋰電池,它的死穴就在這瓶電解液,不僅能量密度有上限,而且一點就著,還容易漏,就像揣了個“移動炸藥包”一樣,夏天暴曬、冬天低溫都可能出問題,不信你去網上隨便搜一搜,到處都是電動車自燃的新聞。可固態電池不一樣,用固態電解質替代了電解液,這玩意兒天生不怕燒、不怕穿刺,就算用釘子扎進去都沒事兒,從根源上解決了安全隱患。
固態電池這么好,為什么一直沒有產業化呢?因為它自己也有個大難題,怎么樣把固態電解質和鋰電極貼緊在一起,這兩樣東西,就像兩塊光滑的鐵板,看上去好像貼緊了,但中間其實有不少大大小小的縫隙,傳統辦法只能借助物理辦法,使勁把它們壓在一起,可就算壓得再緊,電池充了幾次電之后,鋰電極都會膨脹和收縮,中間的縫隙反而會越來越大,這不僅會讓電池壽命大打折扣,還可能因為接觸不良產生局部高溫,埋下安全隱患,全世界的科學家基本到這一步,就走不下去了,連特斯拉、豐田這些國際巨頭也拿不出好辦法。
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誰都沒想到,中國科學家團隊卻用一個精妙的辦法破了局,這個叫做陰離子調控的技術。簡單來說就是往電解質里面加碘離子,這些碘離子就像修理工一樣,當電池工作時,電場直接帶動碘離子到電極和電解質的界面,形成一層保護膜,別小看了這層膜,它能主動抓住鋰離子,像流體一樣填充電極和電解質之間的縫隙,不管鋰電極怎么膨脹收縮,它都能牢牢把兩者粘在一起。
光說不練假把式,中科院的測試數據顯示,用這樣辦法做出來的鋰電池,在經歷了幾百次充電-放電之后,性能幾乎沒有受到影響。更絕的是,這種方法不但制作流程更簡單,連成本都降低了,進一步拉低了未來商業化的門檻,把電池的能量密度干到了每公斤500瓦時。
每公斤500瓦時又是什么概念?現在市面上最牛的新能源車電池,每公斤撐死跑200公里,冬天一凍還得打五折,開著開著就得找充電樁“續命”,想多裝電就得加電池,車重上去了反而更費電,真是“按下葫蘆浮起瓢”,固態電池能搭配鋰金屬負極,這可是能量密度的“天花板”材料,理論續航輕松破1000公里。一輛新能源車要是裝個500公斤的固態電池,滿電續航直接干到25萬公里,相當于從北京開到廣州往返 20 趟,這哪是開車啊,簡直是“成精的移動充電寶了”,以后一腳電門能跑半個中國,根本不帶慌的。
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這么牛的技術,不光可以用在汽車上,甚至可以說是一技突破,百業開花。比如消費電子,現在的手機一天一充,折疊屏還怕電池鼓包,用了半固態電池,能在- 30℃到60℃的寬溫域工作,彎折2萬次都沒事兒,手機能做得比信用卡還薄,充一次電能用三天。無人機裝上這電池,續航直接翻倍,以前飛半小時就得返航,現在能在天上拍一下午,農業植保、快遞配送效率直接翻番。以后普通人家里都會有的人形機器人,它再也不用為續航問題發愁了,充一次電就能服務主人一整天。
再往大了說,固態電池要改變的,可能是新能源發電的格局。固態電池是儲能技術的強大支撐,現在的風電、光伏最大的問題是“看天吃飯”,發的電存不住,只能浪費。但固態電池能量密度高、壽命長,特別適合用來造大型儲能電站,白天存太陽能,晚上存風能,就算遇到極端天氣也能穩定供電。以后家里裝個儲能電池,就能輕松實現“用電自由”。
還沒完呢,在電動飛機、深海裝備這些新興產業領域,固態電池照樣是降維打擊。以前電動飛機電池太重、續航太短,只能在低空打轉,裝上固態電池,真能實現“零排放飛行”。深海探測器裝上它,能在海底待上幾個月不用充電,馬里亞納海溝的秘密說不定都能被揭開。
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這么好的技術,我們什么時候能用上?據研發團隊透露,目前已經在和國內幾家頭部電池企業合作,要抓緊時間把實驗室的圖紙拉上生產線,預計三到五年內,搭載這種電池的產品就能逐步落地,到那個時候,中國人就能用上更加安全、續航更長的電子產品和汽車,中國的新能源產業也會因為掌握了電池這項核心技術,在全球競爭中拿到更多的籌碼。
這幾年,國內科技成果層出不窮,說句實話,多得有點數不過來了,為什么中國的科研團隊總能在一些關鍵領域、核心部門創造出驚喜,不光是因為中國的科學家勤奮、踏實,更是因為我們有一個強大的工程師團隊和一個龐大的產業工人群體,不管是什么樣的科學夢想,都能一步步變成現實生活中的一個個可能。
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