据TheVerge报道,今年早些时候,芬兰初创企业Donut Lab宣布即将在电池领域取得重大突破后,其面向量产的全固态电池就面临着诸多疑问与广泛质疑。这家公司真的能大规模生产快充电池,同时避开此前阻碍行业发展的那些理论生产难题吗?近日,Donut Lab发布了其电池的首份第三方独立测试报告,评估了电池的充电速度与电池包的“热行为”,试图以此打消外界疑虑。
该测试由芬兰国有研究机构VTT技术研究中心完成,结论显示:这款电池的充电速度显著快于传统锂离子电池。在多项测试中,该电池可在约9.5分钟内从0%充至80%,且容量保持率100%;另有测试则在约4.5分钟内充至80%,容量保持率仍达99%。
固态电池常被称作电池领域的“圣杯”,几十年来一直是研究人员难以攻克的难题。目前绝大多数电动汽车使用“湿式”锂离子电池,依靠液态电解质传输能量,但这类电池充电慢、低温易冻结,且含易燃物质,碰撞时存在安全隐患。而固态电池包采用“干式”导电材料,能量密度更高,同时不存在传统电池的热失控问题。
通常情况下,若对电池进行如此高强度的快充,电池化学体系会迅速劣化,容量大幅衰减。但本次测试表明,Donut Lab的电池在大功率快充后,几乎保留了100%的能量。这意味着电动汽车充电时间有望从30–40分钟缩短至5分钟左右,接近加油站加油的体验。
特斯拉、现代等车企的电动汽车电池普遍配备主动冷却系统,以保证充电时电池温度可控。而在本次测试中,VTT移除了所有主动冷却装置,仅使用被动散热,以此证明该电池无需笨重、昂贵的液冷系统即可安全快充。测试采用两种方式:一是将电池夹在两块铝板之间,二是仅将电池放置在单块金属板上,全程监测温度变化。
VTT使用“C率”来描述电池相对容量的充电速度:1C表示1小时从空电充满。传统锂离子电池在主动冷却下通常为1C–3C,而该固态电池在无主动冷却条件下可实现更高倍率充电。VTT先以1C进行标准放电容量测试,随后在两种散热方案下分别进行5C和11C快充测试。
在测试条件下,Donut Lab电池以5C倍率成功快充超过9分钟:约9.5分钟充至80%,12分钟多一点充满100%,放电时可释放全部充电容量。
测试中也出现了一些小问题:在单散热板的一次测试里,电池温度飙升至90℃安全上限,设备自动停机保护。研究人员发现是电池与散热板接触不够紧密,在加固压紧、改善导热后,热量可更高效地传导至金属板。
Donut Lab首席技术官Ville Piippo在声明中表示:“与其他固态电池不同,我们的Donut电池不需要高压紧固,充放电循环过程中体积变化也不会达到15%–20%,无需特殊加压或复杂冷却。这大幅简化了电池包结构,可实现低成本、高性能的方案,在能量密度与功率密度上均优于传统锂离子电池。”
Donut Lab宣称其电池能量密度可达400 Wh/kg,而目前主流锂离子电池仅为200–300 Wh/kg。该公司还表示,电池可在10分钟内充满,循环寿命达10万次,而现有锂离子电池通常仅为1500–3000次。据VTT介绍,本次测试的“固态电池V1”容量为26Ah,标称能量94Wh。
不过在庆祝之前,需要注意:这份报告并未解答关于Donut Lab固态电池的几个关键问题。首先,VTT并未验证电池的具体化学体系,仅基于样品进行测试;其次,测试未涉及“枝晶问题”——固态电解质中可能出现从负极到正极的微观晶枝,进而引发短路。或许Donut Lab会在后续独立测试中回应这一问题,该公司承诺将推出名为“I Donut Believe”的系列测试报告。



