【94 歲鋰電之父又出手了】發明不會爆炸的 3 倍續航電池,John 爺太強悍

【我們為什麼挑選這篇文章】創新不是年輕人的事,而是一輩子的事。鋰電池之父 John Goodenough 的創新能力絲毫不受年齡影響,94 歲高齡仍埋首研究,並發明了充電快、壽命長、成本低的新型全固態電池。這款電池預計 2 年後就能問世,最先造福的將是電動汽車和工業級儲能設備。(責任編輯:曾宜婷)

電池行業已經多年沒有長足進步了。智慧手機技術日新月異,電動汽車越來越流行,但受制於鋰電池有限的容量,手機的續航和電動汽車的里程仍然是擺在人們面前的尷尬問題。行業在等待一項全新的技術解救他們。

你可能想到了石墨烯,或者氫燃料電池?並非如此,就目前來看,另一種名為全固態電池 (all-solid-state battery) 的技術會更快地解救電池工業。德克薩斯大學奧斯丁分校的科克雷爾工程學院今天宣佈,該校的研究團隊在全固態電芯技術上取得了重要的突破:他們發明了一種 低成本、非燃燒,在能量密度、充放效率等指標上十分卓越 的全固態電池。據該校稱,在實驗室測試中新電池的 能量密度達到了現有鋰離子電池的三倍之多 !(論文在此

這次,鋰離子電池的共同發明者,已經 94 歲高齡的 約翰·古德諾夫 (John Goodenough) 老先生再度出山,為電池行業貢獻了重大突破,這個團隊由他和同事瑪利亞·布拉加共同領導。古德諾夫教授 1979 年發現將鈷酸鋰用作電極,可以顯著提升鋰電池的能量密度,他的諸多發現成為了後來鋰電池工業的奠基。他於 1986 年加入德克薩斯大學奧斯丁分校,任教和進行科研至今。

目前,絕大多數的電池都屬於液態電池(電解液)。但液態電池使用起來仍有缺陷,比如出現漲包現象、多次充放後電量降低等現象,而且若不嚴格按照額定電壓電流充電的話,電解液會發生「金屬晶須」(metal-whiskers) 現象,導致電池短路甚至起火爆炸。

古德諾夫在學校實驗室

而固態電池顧名思義,採用的是固態電解質。古德諾夫團隊的核心科技是一種採用鹼金屬(主要是納和鋰)製成的玻璃狀固態電解質。在實驗室中, 新電池能在 1200 個充放迴圈之後只出現極小的損耗,環境容忍度也很好,能夠在 60℃ 到零下 20℃ 的溫度下工作 ——如果用到手機上,iPhone 大概再也不會在冬天自動關機了吧?

但目前來看,新電芯最先應用的場景應該還是電動汽車和工業級儲能設備。「想要普及電動汽車,電池的成本、安全、能量密度、充放效率和迴圈壽命十分重要。 我們相信,這個新發現將解決很多當前電池無法解決的問題。」古德諾夫說。

該校授權部技術商業化專案主任萊斯·尼克爾斯 (Les Nichols) 對 PingWest 品玩表示,新電芯完全由校內團隊自主研發,已在實驗室中證實了可行性,並且準備好投入到原型產品開發當中。

其實,固態電池技術早已誕生,但在過去因為大批量生產的成本太高,一直被行業所擱置。同樣,古德諾夫的新突破還未達到實際投產的程度,剩下的難題則需要該校和工業界共同攻克。好消息是,該校已經在申請專利,並計畫將技術授權給電池生產商。尼克爾斯 估計在 18-24 個月之內,人們就能用上新的全固態電池。 最先問市的產品形態可能是紐扣電池,不久後則會有更多的形態。

在消費電子業界,2015 年, 蘋果申請了自己的全固態電池專利 ;在汽車和動力方面, 豐田、大眾和博世都在研究全固態電池 。看來在燃料電池尺寸變得足夠小,石墨烯電池真的問市之前,全固態應該是電池工業的唯一希望了。

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(本文經合作夥伴品玩授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈94 歲高齡「鋰電之父」再出山:發明新「全固態電芯」讓冬天手機不再關機 〉。首圖來源:截自 National Medals Youtube

 


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