颠覆未来汽车与飞机!NASA将推出远胜现有电动方案的固态电池

尽管电动汽车日渐普及,但不论汽车或飞机,以化石燃料为主要动力仍会维持好几年。即使电动汽车蔚为主流的锂离子电池,依旧无法满足航天安规的严格要求。

为了解决电池技术未来电动飞机可能面临的功率密度、重量,体积、稳定性、安全、散热及快充次数等问题,美国太空总局(NASA)通过自家绿色航空计划(Green Aviation Initiatives)致力推动航天电气化研究,并由自家“SABERS”项目计划研究不同固态电池的可行性。

为了扩大不同固态电池研究,NASA特别祭出“强化可充电性和安全性的固态结构电池”(Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety,SABERS)项目,彻底消除热失控的可能性,因是锂离子电池最大安全问题。

NASA工程师遇到几项关键性挑战。首要任务是确定哪种材料最能通过固体、稠密电解质保持电荷,最后看上硫和硒,并想出由炼油副产品组成的完整硫供应链,采用多孔石墨稀新材料,不但保留一般石墨稀的力学特性,且有更轻重量、更大表面积、更佳化学反应,有助提升制造精度,展现优秀离子导电性和储能能力。

一般而言,固态电池常有放电电压过低无法供电弊病,结果NASA SABERS项目研究找到提升固态电池放电电压的新方法,并将传统电压提升10倍。

比起传统锂离子电池,NASA固态电池各方面表现都更好。首先固态硬盘重量更轻,整体电力耗损更低,最令人难以置信的,莫过于能量密度高达500Wh/kg(特斯拉Model Y 4680电池额定能量密度低于300Wh/kg)。快充时间方面,只需12分钟就能充至80%电量,且比电动汽车常见锂离电池多存储50%电量,电力驱动时散热性与耐热性都更好,有助提升安全性。

虽然这项研究重点在为航天应用开发安全又强大的电池,但NASA发现固态电池也适用电动汽车,计划设计兼具可扩展性且易制造的电动汽车充电方案。可预见NASA固态电池将对航天与汽车应用产生深远影响,并彻底改变电力交通的未来。

(首图来源:NASA)