王朝阳院士团队重大突破：既安全又高比能的电池诞生

电动知家 2020-02-29 10:48:57

点击上面 “电动知家”可以订阅哦！

近日，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳院士团队联合科技公司EC Power在动力电池上取得了突破性进展，发明了既安全又高比能的新型电池—SEB™电池，这是该团队继“全气候电池”、“10分钟充好电池”之后又一颠覆性成果。该成果在2020年2月28日发表于国际顶级期刊《Science Advances》- 《科学》子刊。

既安全又高比能的SEB电池

常规锂离子电池均无法同时实现高安全性和高性能。王朝阳团队创新性地提出“钝化电池”、“加热使用”的新理念，颠覆了业界对锂电池高性能与安全性必须折衷的传统做法，通过超稳定材料来制作电池再结合加热使用，成功地制造出一种即安全又高比能（Safe，Energy-dense Battery ）的SEB电池。研究团队将其称为硕安电池™，意指其大能量，又高安全。

寿命超越了特斯拉电池

该电池在针刺、高电压冲击、高温储存等极端破坏性条件下均表现出超高的安全性。SEB电池在使用前瞬间加热到60oC，让电池阻抗大大降低，保障高功率输出。当60oC工作时达到输出功率比常规电池大81%，循环次数4千多次，按每个循环的里程为400公里计算，这相当于160万公里。相比特斯拉电池只能在常温下达到160万公里寿命的水平，SEB电池在超百万公里长寿命上比特斯拉的更向前迈了一大步，是目前三元材料锂电池在60oC高温工作最长寿命的世界纪录。

SEB电池如何做到既安全又高比能？

众所周知，高活性电极/电解液材料提供了高功率但安全性差，而且电池会加速衰减（即使是在不使用时）。而低活性（高稳定性）电极/电解液材料增加了安全性，但降低了功率和性能。这也是常规锂离子电池无法同时实现高安全性和高性能的根本原因。

王朝阳团队另辟蹊径，提出“钝化电池”、“加热使用”的理念，应用多种钝化元素来制作钝化电池。比如在电解液中添加1%磷酸三烯丙酯，或者把正负极材料的比表面积做小。钝化后电池达到：阻抗是常规电池的5-10倍；针剌时最高温度从1000度降到100度以下；4.4V高电压下比常规电池稳定30倍以上；自放电电流比常规电池小7倍，充分证明该电池具有极高的安全性和高温稳定性。

高稳定的钝化电池可以使用最高比容量的活性材料和超厚电极，保障了电芯的高比能。在使用前该电池先瞬间加热到60oC，让电池阻抗大大降低，保障高功率输出，而且冷却需求仅仅是常规电池的十分之一，无需主动冷却系统。同时SEB电池大大简化了电池管理系统（BMS），减少或完全取消电池包中的安全装置。在电池Pack上所做的大量减法，进一步提高电池系统比能量20%及降低成本20-30%。

大大促进新能源汽车产业发展

SEB电池的高稳定性实现了在60oC高温工作还有4千多次循环寿命，相当于160万公里寿命（假设每次充满电的里程是400公里），打破目前锂电池的寿命纪录，为出租车、物流车、皮卡、大巴等需要长时间作业的车辆提供了长寿命的保障。

SEB电池拥有业界最关注的“高安全、高比能、高功率、长寿命、易管理”的五大优势，这将使其具有广泛的应用前景，有望改变下一代的电动汽车革命。