工商專業新經濟: 固態電池成為電動車下一個關鍵

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要點:

– 使用固態電池可以令電動車平均續航里程高出一倍以上
– 固態電池能量密度更高,充電速度更快,電池壽命更長,安全度更高
– 橡樹嶺國家實驗室成功研發出導電性能提高近千倍,臨界電流密度提高近五成的固態電池

固態電池成為電動車下一個關鍵

隨著全球環保意識及可持續發展概念盛行,石油、煤炭等不可再生能源被逐漸取締。最為常見的便是近年興起的電動汽車,以電能取代傳統燃油車輛使用的石油燃料,大幅減少交通運輸方面的碳排放,促使各國爭相推廣宣傳,以優惠政策吸引車主轉投電動車系列。遺憾的是多年來電動車的續航力及充電速度一直為人詬病,使不少車主望而卻步。然而,這個困境最近貌似有所進展。

事實上,近年電動車常用的鋰離子電池需求迎來快速增長,為了配合龐大的電動車市場發展,電池技術至今已有多番突破。日前,日本汽車集團豐田汽車宣布一項新的電動汽車電池計畫,能把電池續航能力提升一倍之多。豐田汽車表示,正在研發的固態電池可以儲存足夠電量,供電動車行駛1,200公里。有數據顯示,電動車在美國的平均續航里程略低於500公里,而目前則由Lucid Air以830公里的續航里程位居榜首。豐田汽車預計,下一代液態電池將在2028年之前大規模生產,能在10分鐘內完成充電,大幅提升充電效率,相信對電動車產業面臨的困境有所幫助。而最終,固態電池將取代目前的液體電池,其行駛里程可高達1,480公里,相信會成為電動車產業的里程碑。

據了解,固態電池的優點包括具有更高的能量密度,充電速度更快,並能在更多的充電周期中存活而不發生變質。除此之外,不包含易燃液體的特性大大提升固態電池的安全度,免除發生自燃爆炸等危險。同樣地,製造固態電池既困難又昂貴,一直是科學家想攻克的領域。美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室同樣發現固態電池的可塑性,並在近日通過調整製造方式而創造出更為安全高效的固態電池。研究人員表示,製造固態電池既的挑戰之一是解決電解質薄膜的缺陷。作為電池關鍵的電解質薄膜是由反過氧化物製成,其中材料的顆粒被壓製成片狀,薄膜中形成的微小氣泡阻礙了離子在電極之間的移動,減慢了充電和使用效率。而最新研究發現,在製造過程中加熱壓片,然後讓電解質在壓力下冷卻,能夠形成沒有氣泡且質量極高的薄膜,其導電性能也提高了近1,000倍,臨界電流密度提高了近50%,並且親鋰性更好,這是固態電池穩定性的一個關鍵因素。

目前來看,固態電池技術將成為電動車產業的關鍵。如上述所說,不少車主因電動車的充電效率及續航力而卻步,而固態電池則可以完美解決問題,有助推動電動車普及,為地球可持續發展出一分力。除此之外,橡樹嶺國家實驗室的突破有望完善固態電池的生產效率,能以差不多的成本生產效能更高的電池,展望未來將能以工業規模加工生產固態電池,並應用在各種電子產品之中。

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