美国科学家发明了一种电动汽车电池，由于其独特的设计，这种电池比我们现在使用的电池更安全，性能也更好。

橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们开发了一种新型固态电池技术，可以使电动汽车的能量密度增加一倍。

在过去的十年里，电动汽车（EV）每次充电所能行驶的距离 —— 也就是它们的行驶里程 —— 一直在稳步上升，从2010年的80英里（129公里）增长到2021年的220英里（354公里），增长了两倍。

但由于目前为电动汽车供电的液态电解质锂离子电池的化学性质和它们的重量，它们的效率受到限制。正如2023年《热图》所解释的那样：“电动汽车中的锂离子电池组是现代电池技术的最新水平 …… 但与汽油相比，它们的能量密度仍然相形见绌。因此，给汽车数百英里的行驶里程意味着要在车底安装一块巨大而沉重的电池。”

5月10日发表在《ASC能源快报》上的一项研究概述了固态电池的一项新进展，可能会改变这一切。

它依赖于将能量储存在30微米厚的柔性和耐用的固态电极片中 —— 大约是人类头发的宽度。科学家们在一份声明中说，如果这项技术得到发展，可以将目前电动汽车电池的最大能量密度提高一倍，达到每公斤500瓦时。

固态的问题

固态电池并不是一个新概念，早在20世纪90年代，ORNL的研究人员就为固态电池的创造和使用奠定了基础。多年来，它们一直以小型形式用于为起搏器、RFID标签（如商店中使用的防损标签）和可穿戴设备供电。

但当涉及到为电动汽车供电时，它们还不够耐用或可扩展。此外，目前大多数固态电池中使用的塑料聚合物的导电性比液体电解质低，这使得它们的性能较差。

现在，科学家们克服了这些问题，使用一种聚合物制造了一种“坚固而有弹性的薄膜”，这种薄膜可以为固态电池提供更高的能量密度。科学家们在声明中说，这不仅超过了目前最好的固态电池，也超过了液态锂离子电池技术。

薄片允许负极和正极分离，防止短路，同时仍然为离子运动提供高导通路。它还使用硫化物固态电解质，它具有与锂离子电池中使用的液体电解质相似的导电性水平，因此提供类似水平的性能。

“我们希望最小化聚合物粘合剂，因为它不导电，”该研究的主要作者、ORNL研发助理杨光（音译）在声明中说。“粘合剂的唯一功能是将电解质颗粒锁定在薄膜中。使用更多的粘合剂可以提高膜的质量，但会降低离子传导。相反，使用较少的粘合剂可以增强离子传导，但会影响薄膜质量。”

高性能、更安全的电动汽车电池

科学家们的下一步将是制造一种设备，使他们能够在实验室的实际电池条件下测试他们的发现。他们还将与学术界和工业界的研究人员合作，开发更广泛的测试。

科学家们在声明中补充说，如果这项研究导致新一代电动汽车电池的生产，它不仅可以给电动汽车提供更大的续航里程，还可以使它们更安全。

锂离子电池易挥发，虽然很少发生火灾，但它们毒性很大，很难扑灭。根据英国消防工程师协会（IFE）的数据，电动汽车起火时会产生100多种有机化学物质，包括致命的一氧化碳和氰化氢。

尽管如此，汽车制造商还是建议消防员让大火自行燃烧，而不是试图扑灭大火。据国际环境研究所称，部分原因在于每分钟大约1125升的用水量，这将产生危险的径流，可能进入公共排水系统。

此外，即使锂离子电池的火似乎已经熄灭，它们也可能在“几小时、几天甚至几周”后重新点燃，而不仅仅是一次，而是多次。另一方面，ORNL开发的新技术是非挥发性的，这意味着在固态电池中使用它的电动汽车不会有这样的风险。

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