欢迎来到世界集成电路协会官方网站!
世界集成電路協會
您的当前所在位置: 首页 行業要聞

美国公司投产固态电池:采用陶瓷基板技术,几乎不存在起火风险

发布时间:

近日消息,美国初创企业Ion Storage Systems已投产固态电池,并且几乎不存在起火风险。

据悉,Ion Storage Systems采用的陶瓷基板技术,不仅提升了电池的能量密度,使其比传统锂离子电池高出50%,还显著加快了充电速度,并且几乎消除了起火风险。这种技术的创新性在于其独特的3D陶瓷设计,能够容纳锂离子并充当负极,从而避免了传统电池中液态电解质的使用,从根本上解决了起火和爆炸的风险。

从技术角度来看,固态电池相比传统锂离子电池具有更高的安全性、能量密度和更长的循环寿命。此外,固态电池的固态电解质具有更高的热稳定性和机械强度,即使在极端条件下也不易引发热失控。这种技术优势使得固态电池在电动汽车、便携式电子等高要求领域具有巨大潜力。

然而,尽管固态电池技术前景广阔,但其商业化仍面临诸多挑战。其中,该技术的核心难点在于充放电时的体积变化会导致电池开裂,为此厂商不得不在电池组内添加弹簧和金属板,增加了重量和体积,抵消了能量密度的优势。同时,固态电池的生产成本较高,且目前的废品率较高,距离大规模量产仍需时间。

为了突破固态电池技术中的“呼吸”效应导致的开裂问题,Ion Storage Systems借鉴了马里兰大学材料科学家Eric Wachsman及其博士生Greg Hitz的研究成果,将氢燃料电池中使用的多孔陶瓷基板技术应用到锂离子电池中,创造出了一种三层结构:锂金属、陶瓷层和金属合金层。

这种设计不仅解决了传统固态电池在充放电过程中因锂金属体积变化而产生的膨胀和收缩问题,还通过陶瓷层中的微孔结构实现了对锂离子的缓冲作用,从而避免了电池因“呼吸”效应而开裂的问题。

此外,这种三层结构的设计使得Ion的固态电池能够像传统锂电池一样封装在柔软的箔袋中,制造工艺也与现有的电池生产线高度兼容,大大降低了生产成本和复杂性。

Ion Storage Systems首席执行官Jorge Schneider表示,这项技术是一项革命性技术,但不需要像特斯拉的超级电池工厂那样巨额的资本投入。

Ion Storage Systems还在与多家消费电子公司合作,尽管具体名称未予披露。在该公司的工厂展示中,智能手表和无线耳机的拆解样品暗示了该技术在小型设备中的潜在应用。

然而,尽管Ion Storage Systems获得了美国能源部下属高级研究计划局-能源(ARPA-E)2000万美元的资助,以支持其产品制造和成本降低的初步步骤,但其高成本仍需通过更高的能量密度来证明其市场价值。

目前,该公司的固态电池已在其位于马里兰州的工厂开始生产,向潜在客户发货测试,包括美国国防部和多家未具名的电子产品制造商。

此外,PitchBook数据显示,全球对固态电池公司的风险投资预计将降至2017年以来的最低水平,这表明市场对固态电池的接受度仍需时间。