除了充電寶,鋰離子電池被廣泛應用于各行業,其常見的正極材料有鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等;負極材料主要是碳、或是硅碳負極,以提升電池能量密度。消費者傾向于購買能量密度大、充電速度快的充電寶,這些青睞也決定了廠家的電芯需求方向—鈷酸鋰正極、硅負極與高體積密度。
鈷酸鋰在功率和能量密度方面具有優勢,但材料價格較高;三元材料可以兼顧高能量密度與經濟性,但安全性遜色。除了充電寶,電動汽車也會選擇三元體系;儲能電站等通常選擇磷酸鐵鋰材料,其安全性良好、成本較低,但能量密度方面有所欠缺。據數據統計,2024年我國動力電池裝車情況,三元占比25.3%,磷酸鐵鋰占比74.6%。
磁吸類充電寶依賴軟包聚合物電芯實現輕薄化,電芯材料一般為三元+硅負極;快充類充電寶采用高壓軟包或圓柱電芯,電芯材料多采用鈷酸鋰;小體積多功能類充電寶(三合一/膠囊)普遍采用高倍率的三元小圓柱型電芯。
充電寶采用的電芯為傳統液態鋰電池,包括正極、負極、隔膜、電解液等四大主材。這種構造被戲稱為像“用紙隔開的小燃料庫”,易燃的有機電解液一旦接觸空氣中的氧分子,或隔膜被鋰枝晶刺穿,瞬間短路便引發災難。電池過充過放或遭受外力擠壓引起隔膜破損產生內部短路,及高溫暴曬下使用造成電解液分解產氣,這些容易引發電芯熱失控的因素也是充電寶起火爆炸的根本原因。
破局路徑:固態電池的安全基因重組
鋰電池市場困于安全和使用效能的困局由來已久,新能源電動汽車應安全需求已開始搭載半固態電池,自去年開始,手機廠商也開始半固態電池技術,想要在性能與防護上實現突破。面對兩輪騎行、電動汽車等存量市場,消費者對固態電池的期盼已久。
固態電池帶來技術革命的最大優勢在于安全結構的重塑—用固態電解質替代易燃電解液。在需求導向促使技術升級的競速中,中國創新力量已占據前沿位置。
固態電池代表企業太藍新能源開發出高導離子的固態電解質材料,配合專利ISFD(原位亞微米工業制膜)技術,從材料層面杜絕液態電解質帶來的熱失控隱患,同時通過結構創新實現電芯能量密度提升及成本降低,真正突破了傳統鋰電池“性能-成本-安全”的三角困局。
2024年底,太藍提出“4-3-2-1”減材制造路線,推出無隔膜固態電池技術,作為一項具有高度兼容性的平臺技術,同時適用于半固態電池和全固態電池。
該技術將固態電解質直接復合在正負極極片上,相當于拆除了傳統隔膜材料這道“危墻”,讓鋰電池從“紙隔燃料”進化到“壓縮餅干”的結構演變。
實測顯示,傳統液態鋰電池熱箱測試溫度約140℃,而太藍半固態電池可達200℃,耐高溫性能提升超40%;耐過充能力從國家標準的1.15倍額定電壓躍升至3倍以上,耐擠壓變形量從15%提升至60%,不起火不爆炸。太藍半固態產品的測試指標已經實現了對液態鋰電池的代際超越。
更值得關注的是,太藍的工藝突破已將產品變成量產現實,除了與長安汽車、南都電源等企業開展合作,太藍也在積極推動固態電池產品在無人機、機器人、3C電子等市場的應用落地,無論是出行、還是手持使用,這意味著更安全的能源方案正加速走入普通消費者的身邊。
作為隨身攜帶的電量補給,消費者選購充電寶提示:1、注意國家標準(GB/T 35590)及CE/FCC認證;2、拒絕容量虛標(如10000mAh,重量<200g則為不實);3、金屬外殼散熱較好。如遇突然事故,充電寶出現小火苗,可以用干燥沙土、滅火毯覆蓋,切忌用水澆!鋰遇水反應會更劇烈。
太藍新能源長期以來的理念——本質安全是固態電池的第一使命。行業從電解液到固態電解質,從隔膜改良到直接消除隔膜,鋰電池也逐漸在發展中被重構。或許不久后,固態電池除了應用于新能源汽車、無人機等場景,也可以應用于隨處可見的充電寶,讓安全性與高性能握手言和,“能量焦慮”才能真正讓位于使用自由。
真正的創新,除了推動安全與性能的雙重登頂,更重要的是讓技術普惠社會,走進你我身邊。
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