丰田汽车公司一直试图避免使用锂离子电池,因为它们的成本很高。但是,该公司确实将它们用于Prius插电式电动汽车和RAV4 EV。但它表示,现在正在押注到2020年,用于电动汽车的固态和锂空气电池。
电池化学性质比较图片来源:丰田全球。
丰田写道:“由于丰田汽车预计未来会广泛使用电动汽车,因此我们已开始研究开发性能大大超过锂离子电池的下一代二次电池。”
图2:全固态电池。直接连接的电池可实现更小的封装。
“从2010年开始,我们计划通过与生产技术的合作来加快研究速度。我们目前正在研究两种类型的电池,即全固态电池(如图2所示)和锂空气电池(如图3所示)。”
图3:锂空气电池。将空气中的氧气用作阴极,将锂金属用作阳极可实现更小,更轻的封装。
重要的是,我提到“锂离子”是一组电池的名称。锂离子电池种类繁多,并且已经成为主流,包括锂钴,磷酸铁锂和聚合物锂电池。后两者通常用于电动汽车。
固态电池使用固体电解质和固体电极,这与大多数使用液体电解质的电池不同。
固态电池的一些好处包括:
固态电池单元中没有液体,这使它们可以相互连接而无需放置在其自身的单个外壳中,从而可以实现更紧凑的包装(电池单元只是相互连接形成电池组的微小电池,因此,术语“包装”)。固态电池具有优于锂离子电池(功率重量比)的潜力。但是它们的强度是很高的能量密度,可以转化为很长的距离,可以使用薄膜制成,它们往往是离子的良导体,并且与电子绝缘。根据《技术评论》,一半以上的锂离子电池归因于甚至不存储能量的材料,而是绝缘子和旨在保护和冷却电池组件的材料。固态电池可大大减少多余的材料。
丰田公司也正在追求的锂空气电池在理论上具有比典型锂离子电池多存储50倍的能量的潜力。这些电池“将空气中的氧气用作正极活性物质”。它们具有更好的能量密度,并受益于减轻重量“通过将负极材料从黑铅转变为金属锂,而不是固态电池”。
电动汽车电池领域似乎正在取得许多进展。您如何看待这两个选择?