不过,这时候的电池还叫作锂电池,而不是锂离子电池。
锂电池虽好,但它的缺点就是锂太活沷,容易发生爆炸、自燃,安全性堪忧。当时,十块锂电池中,能有八块存在自燃现象,抱着一块锂电池就好比抱着一枚燃烧弹,十分危险。
在解决锂电池安全性的过程中,有一位科学家脱颖而出,他就是约翰·古迪纳夫,被人称为“锂离子电池之父”。
古迪纳夫把金属锂分解成离子状态,让锂离子在正负极之间来回奔跑,从而完成充放电过程。由于电池在充放电过程中只有锂的离子状态,没有金属锂,安全性得到了极大提高,这种电池就被称为锂离子电池。
跟锂电池相比,锂离子电池的最大优势就是安全性更高了,只有在万分之一的概率下可能发生自燃现象。但由于之前锂电池自燃的教训过于惨烈,因此当锂离子电池问世之后,西方国家竟没有一家企业敢接手这个发明。
第一个吃螃蟹的是日本。80年代,日本的电子产品横扫国际市场,对电池技术的更新非常迫切,于是,作为日本实力最强大企业之一的索尼公司,接纳了古迪纳夫的锂离子电池技术。
锂离子电池一经问世,立马大受好评,索尼也因此一跃成为电池行业的老大。
1997年,古迪纳夫又开发出了一种新的锂离子电池——磷酸铁锂电池。该电池一经问世,就靠着稳定性和低成本迅速投入大规模应用,逐渐成为新能源汽车的主要电池种类之一。古迪纳夫也凭借着锂离子电池方面的研究,获得了2019年的诺贝尔化学奖。
虽然现在的锂离子电池,已经在消费电子市场一统江湖了,但是,锂离子并不是电池技术的发展巅峰,它的安全性和能量密度都有进一步提高的可能。
中国电池企业在这方面做出了很多的积极探索。
电动汽车为了提高续航里程,现阶段基本上有两个方法。第一种是单纯增加电池容量,电池越大续航里程越高,代价是车越来越重,成本越来越高,安全性也堪忧。于是,比亚迪就研发了刀片电池,通过结构创新,把方块长度变长,用电池壳体本身来提供一部分电池箱的强度,既提升了能量密度,又保证了安全性。
第二种是特斯拉的技术路径,走软件优化的道路,通过智能化的电控系统,合理分配电量使用,尽量用最小的放电量,得到最大的功率,如果说比亚迪走的是大力出奇迹技术路线,那么特斯拉走的就是四两拔千斤的技术路线。
不过,不论哪种技术路线,在电池技术没有本质突破的大背景之下,都是治标不治本,要想从根本上解决问题,还得革新电池技术。
对此,中国企业的探索同样走在世界前列。
钠离子电池被认为是接下来重要的发展方向,而中国的动力电池企业宁德时代,就是目前钠离子电池开发的领跑者。
宁德时代的第一代钠离子电池已经问世。它的能量密度虽然和磷酸铁锂、三元锂电池相比还有不小的差距,但是,钠离子电池低温性能更好,在零下20度的环境下,依然有90%以上的续航能力。此外,钠离子电池的充电速度也快,常温下15分钟就能充电80%以上。大家担心的电动汽车充电慢、不如加油方便的问题也就迎刃而解了。
用钠作为材料,可以解决电池的正极问题,那负极怎么办呢?
硅基是目前容量最高的电池负极材料,从理论上来讲,它能够承受的电流数是石墨的12倍之多。而这方面的技术我国同样具备,项目代号叫“青海湖电池”,已经应用到了手机项目上,可以把电池做到不足一厘米的厚度。很多折叠屏手机,使用的就是硅基的电池。
总的来说,目前中国的电池技术,已经处于世界领先水平了,这也将为日后中国的新能源发展,打下坚实的基础。