鋰離子電池通過在兩個(gè)電極（帶負(fù)電的陰極和帶正電的陽極）之間來回穿梭離子來發(fā)電。但是，在目前的狀態(tài)下，它們已經(jīng)達(dá)到極限。負(fù)極材料的劣化阻礙了增加鋰離子流量的努力，負(fù)極材料的劣化在充電和放電期間趨于膨脹和收縮，從而導(dǎo)致更大的應(yīng)力，從而縮短了電池的使用壽命。

鋰離子電池制造的整個(gè)過程包括電池組件（電極，電解質(zhì)和隔板）的生產(chǎn)，電池和模塊的生產(chǎn)，電池組的組裝以及組件的集成。鋰離子電池的主要應(yīng)用包括電動(dòng)汽車（EV），電動(dòng)汽車充電和交換站以及電網(wǎng)服務(wù)。

鋰離子電池以使鋰離子起作用的鋰離子運(yùn)動(dòng)而聞名，它為當(dāng)今大多數(shù)可充電設(shè)備供電。鋰元素具有使鋰離子電池既輕便又強(qiáng)大的特性。2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了在1970年代后期幫助他們發(fā)展的科學(xué)家。但是，盡管鋰離子電池得到了廣泛使用，但在運(yùn)行過程中實(shí)際上是一個(gè)黑匣子，它具有使科學(xué)家無法發(fā)揮其全部潛能的謎團(tuán)。

Thinfilm近日宣布實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)電子設(shè)備至關(guān)重要的重要里程碑，該公司位于加利福尼亞州圣何塞的電池工廠已經(jīng)成功完成了SSLB堆疊關(guān)鍵層在薄膜鋼基底上的沉積，并且初步的電氣測(cè)試已經(jīng)達(dá)到并超出了內(nèi)部預(yù)期。這一成就反映了按計(jì)劃取得的實(shí)質(zhì)性發(fā)展進(jìn)展，支持了公司提供優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)能和卓越體積能量密度的戰(zhàn)略。

薄膜SSLB器件是通過沉積鋰基層而形成的，這些鋰基層形成了電池的功能“堆?！保⒖梢詫?duì)電池單元進(jìn)行充電和放電。薄膜的獨(dú)特制造工藝在超薄不銹鋼基板上形成了這些層，與替代制造方法相比，它具有卓越的性能，堅(jiān)固性和可擴(kuò)展性。對(duì)沉積的電池組進(jìn)行初步測(cè)試的結(jié)果證實(shí)，薄膜工藝已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池的最大授權(quán)能量密度。這將使公司能夠提供具有更高體積能量密度的差異化產(chǎn)品，超過現(xiàn)有競爭產(chǎn)品。基于這一成功，盡管COVID-19大流行帶來了后勤和運(yùn)營方面的挑戰(zhàn)，

加上Thinfilm較早宣布的與其SSLB技術(shù)相關(guān)的多項(xiàng)專利申請(qǐng)，這些成就說明了該公司在具有同類產(chǎn)品中體積能量密度最高的超薄，可堆疊毫安小時(shí)電池組的商業(yè)化方面取得的有意義的進(jìn)展，從而使Thinfilm能夠最大程度地減少電池尺寸并延長電池壽命，以實(shí)現(xiàn)更薄，更舒適的可穿戴設(shè)備和連接的傳感器。

除了技術(shù)進(jìn)步外，公司還積極與領(lǐng)先的OEM和潛在合作伙伴合作，以尋找薄膜SSLB產(chǎn)品的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。市場(chǎng)反饋表明，出色的體積能量密度，廣泛的外形尺寸選擇，更高的充電/放電循環(huán)次數(shù)，擴(kuò)展的低溫工作范圍以及更高的安全性，可以使Thinfilm SSLB產(chǎn)品與目前使用的紐扣電池和紐扣電池積極地區(qū)分開來。目標(biāo)市場(chǎng)中的現(xiàn)有產(chǎn)品?；谶@些討論，公司確定了可穿戴設(shè)備和遠(yuǎn)程病人監(jiān)護(hù)市場(chǎng)領(lǐng)域的有意義的機(jī)會(huì)，這些機(jī)會(huì)可以從Thinfilm的SSLB技術(shù)中受益。

Thinfilm首席執(zhí)行官Kevin Barber說：“ Thinfilm的技術(shù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用Thinfilm獨(dú)特的可擴(kuò)展不銹鋼制造工藝生產(chǎn)SSLB電池的重要里程碑。“通過同時(shí)在核心電池堆技術(shù)，電池制造以及電池包裝和堆疊方面進(jìn)行創(chuàng)新，Thinfilm專注于交付優(yōu)質(zhì)電池產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備和連接傳感器的下一波創(chuàng)新?！?/p>

鋰離子電池技術(shù)趨勢(shì)

鋰離子電池技術(shù)日趨成熟，但與鉛酸電池相比是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，并且由于其提供了高能量密度，高效率，長壽命和低維護(hù)成本，因此是一項(xiàng)重大改進(jìn)。這些電池在電解模型下工作，其中鋰金屬氧化物陰極和石墨碳陽極置于由溶解在有機(jī)碳酸鹽中的鋰鹽組成的電解質(zhì)中。

GlobalData指出，以下列出了影響水下應(yīng)用LIB的關(guān)鍵技術(shù)趨勢(shì)。

替換柴油潛艇推進(jìn)系統(tǒng)中的鉛酸電池

鉛酸電池（LAB）技術(shù)，盡管在功率和能量密度方面存在缺點(diǎn)，但作為主推進(jìn)器的存儲(chǔ)能量源或潛艇的備用電池，已經(jīng)生存了一個(gè)世紀(jì)。然而，越來越高的續(xù)航能力和速度要求刺激了基于成熟鋰離子電池（LIB）技術(shù)的新一代儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。潛艇的LIB系統(tǒng)可能是該行業(yè)的一個(gè)里程碑。與眾所周知的鉛酸電池相比，鋰離子電池幾乎不需要維護(hù)，并且使用壽命更長。

海軍集團(tuán)，TKMS和薩博（Saab）等主要潛艇設(shè)計(jì)人員已對(duì)LIB在未來潛艇設(shè)計(jì)中的使用進(jìn)行了廣泛的研究。他們有望在不久的將來發(fā)布由LIB驅(qū)動(dòng)的潛艇設(shè)計(jì)。

LIB的石墨烯涂層

廣泛應(yīng)用中的儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性，再加上系統(tǒng)成本的下降，很可能會(huì)導(dǎo)致電池儲(chǔ)能解決方案的快速增長。鋰離子電池對(duì)于能量存儲(chǔ)至關(guān)重要。以LIB供電的電動(dòng)汽車的增長不斷增長，導(dǎo)致鋰離子技術(shù)的進(jìn)步以及鋰基電池價(jià)格的穩(wěn)步下降。

盡管鋰離子電池比其他電池儲(chǔ)能技術(shù)更受歡迎，但石墨烯的引入可能會(huì)徹底改變儲(chǔ)能技術(shù)的利用方式，從而增強(qiáng)其市場(chǎng)潛力。石墨烯不過是一種碳基材料，其厚度僅為一個(gè)原子，可用于制造重量輕，經(jīng)久耐用且適用于高容量儲(chǔ)能的電池，并且它們可以快速充電。

最近，三星技術(shù)學(xué)院（SAIT）和首爾國立大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院的研究人員合作設(shè)計(jì)了一種用于鋰離子電池的石墨烯涂層，以使充電速度提高五倍，并提高45％的電池容量。

改進(jìn)的電池存儲(chǔ)技術(shù)

預(yù)計(jì)電池存儲(chǔ)將在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并且將成為提供靈活性并為電網(wǎng)提供可變可再生能源的重要組成部分。

許多電池化學(xué)方法仍然可行，但鋰離子電池的發(fā)展已引起市場(chǎng)主導(dǎo)，近年來覆蓋了95-99％的市場(chǎng)部署。其中大部分可以歸功于鋰離子鎳錳鈷（NMC）電池，該電池具有適當(dāng)?shù)哪芰棵芏群凸β势胶?，并且?gòu)成了汽車行業(yè)電池電動(dòng)汽車當(dāng)前增長的大部分。LG和三星等品牌主要是NMC電池。特斯拉（Tesla）宣傳其電池為鎳鈷鋁（NCA）電池。隨著這些電池的價(jià)格越來越便宜，只需將它們大量堆疊起來，它們就可以長期用于長期應(yīng)用。鋰離子磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池的能量密度也隨著時(shí)間的推移而不斷增加，而成本卻出現(xiàn)了類似的下降，這使得LiFePO4也是短時(shí)和長時(shí)功能的可行候選者。

將電池化學(xué)類型更改為Li-S，Li-O或Mg-離子有可能提高能量密度，并確保更快和更多的充電周期。此類改進(jìn)對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用程序尤其重要。

然而，新型技術(shù)和化學(xué)材料都面臨著與以NCM / A化學(xué)藥品為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)鋰離子電池成本不斷下降競爭的挑戰(zhàn)。如今，這些電池的低成本和不斷提高的能量密度并不是通過在技術(shù)上取得突破來超越競爭對(duì)手，而是通過對(duì)生產(chǎn)方法，工具，速度和效率進(jìn)行持續(xù)，直接的工程優(yōu)化。

循環(huán)壽命更長

經(jīng)過幾千次充電后，典型的鋰離子（li-ion）電池組必須更換為新的。但是隨著技術(shù)的最新發(fā)展，這些廢舊電池可以繼續(xù)享有第二，第三甚至第四次壽命。目前，大多數(shù)電信塔運(yùn)營商和公用事業(yè)公司都在利用二次電池來優(yōu)化其運(yùn)營成本。

電池壽命周期的有效管理可能是水下應(yīng)用未來的關(guān)鍵。原始設(shè)備制造商（OEM）將專注于設(shè)計(jì)高效的熱管理系統(tǒng)和編程使用控制，以延長電池壽命。

快速充電鋰離子電池

就對(duì)高能量密度和安全可充電電池的需求而言，當(dāng)前的移動(dòng)設(shè)備和電力運(yùn)輸技術(shù)市場(chǎng)正在擴(kuò)展。

對(duì)于鋰離子電池，有幾種類型的研究將突破鋰離子電池的倍率能力的界限。電動(dòng)汽車（EV）行業(yè)尤其需要更高的充電率，據(jù)說，這種充電率開始可與內(nèi)燃機(jī)的加油時(shí)間相媲美，這將減輕所謂的“里程焦慮”并推動(dòng)其在電動(dòng)汽車方面的廣泛應(yīng)用。

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