万向美国子公司申请一电池专利:充电1分钟,续航800公里

续航里程更高、充电时间更短、使用更加安全……这些均是各大科研机构和企业在电动车方面不断追求的目标。如今,电动车制造商菲斯科(Fisker)正申请一款固态电池专利,可使电动车的续航里程提高至500英里(约805公里),充电时间缩短至1分钟。该公司计划在2023年前将该电池商业化应用。

菲斯科成立于2005年,位于美国加利福尼亚州,由宝马前设计师亨利·菲斯科(Henrik Fisker)创办。2014年2月,菲斯科被中国万向集团纳于麾下,后更名为卡玛(Karma)。

据英国每日邮报(Daily Mail)11月14日报道,本周菲斯科公司递交了一款固态电池申请专利的文件。该项专利涉及到新材料及制造工艺等,这些对于实现电池所需的能量密度、功率及成本目标并助推电动车的推广及应用非常重要。

固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。平常经常使用的电池多为液体电池,电解液多为液体。由于固态电池的功率重量比较高,所以它是电动汽车很理想的电池。

但早期的研究结果表明,固态电池在商业化应用中还存在许多限制,比如电极电流密度低、使用的温度范围有限、可用的材料有限、成本偏高,以及制造工艺复杂等。此外,还有数种失效模式会影响固态电池的性能,这其中包括电极层结构内的接触阻力高、离子流动性低等,导致电池的放电能力比较低。

专利示意图

菲斯科公司称,他们的固态电池采用了三维电极,试图克服上述挑战。这种三维电极的表面积是普通固态电池薄膜电极的25倍,具有较高的电子和离子电导率,从而实现快速充电和低温操作。

所以,这款固体电池的能量密度是普通锂离子电池的2.5倍。随着材料和制造水平的不断进步,菲斯科预计到2020年这种电池的成本将为常规锂离子电池的三分之一。此外,电池爆炸的风险也比较低。

菲斯科公司电池系统副总裁Fabio Albano称,“这一突破标志着固态电池材料和制造技术新时代的开始。”他还表示,“我们正在解决固态电池在商业化道路上遇到的其他障碍,比如低温环境下电池的性能等。”

菲斯科公司称,这款电池将于明年1月在国际消费类电子产品展览会(CES)上展出,预计会在2023年进行商业化应用。目前,该公司正与潜在的非汽车合作伙伴进行洽谈,有可能会早于2023年将这款电池进行商业化应用。

事实上,固态电池并非全新的研究领域。科学家们多年来一直在实验室中对这项技术进行研究。不过由于生产成本、充电周期耐久性等问题,这种产品尚未应用。

除菲斯科以外,其他公司和科研机构也在这一研发领域投入了相当大的关注。比如,日本NEDO(日本新能源产业技术综合开发机构)早在2008年就制定了研发计划,并计划在2030年实现固态电池的量产,包括固态金属锂、固态锂硫和固态锂空气电池等。今年7月,日本丰田在固态电池专利上取得新进展,并宣布要在2022年推出搭载全固态电池的全新电动汽车。德国大众也曾表示,已经在计划下一代电动车电池,为里程超过1000公里的固态电池,将在2025年量产。