已知鋰離子電池怕冷又怕熱,那固態電池能否經受月球的極端溫度?

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想要在太空中使用固態電池,聽起來不像是什麼新鮮事。但問題在於,這項技術在地球上,也尚未普及。

儘管如此,還是有不少初創企業,希望儘快在月球上開展電池實驗。之所以如此積極,是因為它看到了未來月球探索的光明前景。

諸如 ispace 等私營或國有機構,都在競相將機器人和實驗儀器送往月球。但在抵達這顆衛星之後,需要考慮長時間沒有太陽照射的後備能源方案。

【圖自:ispace】


有太陽和沒太陽,月球上會經歷極端的溫差。想要找到一種足夠承受這種溫度波動,但仍能有效儲存能量的電池,對月球探索有著重大的意義。

固態電池,或許是一種很有前途的解決方案。與普通電池相比,其採用了固態電解質,你可以將它簡單認作傳統鋰離子電池的超級版本。

為了幫助帶電粒子從電池的兩極之間移動,鋰離子需要依賴於一種依然的液體作為電解質。遺憾的是,即便在地球上,這種液體也會造成一些問題。

在高溫下,電解質可能導致電池失效起火、甚至讓手機等設備爆炸。在低溫環境下,電解液會被凍成固體,導致電池大幅衰減。

作為對比,固態電池中的電解質,經過了特別精心的設計。儘管沒有使用液體來包裹,這種固態材料仍能幫助離子來回移動。

【圖自:Will Joel / TheVerge】


瑞士聯邦材料科學與技術實驗室固態電池研究員、博士生 Francesco Pagani 表示:

固態電池無需液體來包裹一切,而是將不同的部分堆疊成固體層,且能夠讓電池變得更加緊湊與傳統鋰離子電池相比,固態電池能夠保存更多的能量、充電速度也更快。

理論上,它能夠更好地經受月球的劇烈溫差,從陽光照射下的 260℉(127℃)、到陰影下的 -280℉(-173℃)。就算過熱,也不會輕易燃燒或爆炸。

雖然在極端的低溫下,固態電池的充電速度會變慢,但至少它可以在太空環境下存活。如果換成鋰離子電池,根本就沒有考慮的必要。

據悉,規劃中的月球固態電池,將由日本的 NGK Spark Plug 製造。雖未確定這種固態電池的確切規格,但已知其將使用陶瓷材質的電解質(特點是相當穩定,因此極受歡迎)。

目前其計劃做一些相當基本的測試,以驗證電池是否能夠在月球的真空環境中存活和保持電荷,其希望這項實驗能夠拓展太空電池的可行性。


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