鋰電池廠家詳解全固態(tài)鋰電池技術(shù)和發(fā)展前途

來源：存能電氣  日期：2019-10-15 10:32  瀏覽量：次

　　鋰電池廠家詳解全固態(tài)鋰電池技術(shù)和發(fā)展前途。在化學(xué)儲(chǔ)能研究領(lǐng)域當(dāng)中，雖然全固態(tài)鋰電池的出現(xiàn)時(shí)間比較晚，但相比于其他的電池，全固態(tài)鋰電池的重量更輕、比能量和比功率相對(duì)比較高并且具有較長的使用周期，因此迅速受到人們的關(guān)注并成為電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域中一顆冉冉升起的“新星”。下面鋰電池廠家詳解全固態(tài)鋰電池技術(shù)和發(fā)展前途。

　　全固態(tài)鋰電池技術(shù)

　　固態(tài)電池是一種使用固體正負(fù)極和固體電解質(zhì)，不含有任何液體，所有材料都由固態(tài)材料組成的電池。相比于以往普通的鋰離子電池，全固態(tài)鋰電池不僅結(jié)構(gòu)更加簡單，僅僅只有正負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)共同組合而成，同時(shí)在使用譬如硫化物等全無機(jī)類材料以及PEO基等高分子聚合物材料作為電解質(zhì)之下，大大提升了電池的安全性和能量密度，具有良好的高溫適應(yīng)發(fā)性，徹底解決了以往鋰離子充電電池因高溫條件下電解液容易出現(xiàn)揮發(fā)甚至爆炸的問題，電池的循環(huán)壽命也得到有效延長。在全固態(tài)鋰電池的充電過程中，鋰離子將從電池正極的活性物質(zhì)晶格中脫碳，在固體電解質(zhì)的幫助下實(shí)現(xiàn)向負(fù)極的遷移，外電路則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電子向負(fù)極的遷移，在負(fù)極處二者相互整合成為鋰原子等物質(zhì)之后將被嵌入到負(fù)極材料當(dāng)中。

　　全固態(tài)鋰電池優(yōu)勢

　　優(yōu)勢之一：輕——能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的電解液/質(zhì)更少、更?。蝗缓蠊虘B(tài)電解質(zhì)大多數(shù)擁有較寬的電化學(xué)窗口，因此其可以兼容更多高電壓正極材料；不僅如此，全固態(tài)電池良好的安全性、高電壓化還可以讓電池管理系統(tǒng)BMS更為簡化，因此最后裝車的電池系統(tǒng)能量密度可以提高。

　　優(yōu)勢之二：薄——體積小。小體積/高的體積能量密度的電池對(duì)于消費(fèi)電子品的重要性無需多言，而對(duì)于動(dòng)力電池來說，相對(duì)緊湊的體積仍然是非常重要的。在傳統(tǒng)鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量，而使用全固態(tài)體系，有望將這一部分的占比降低。

　　優(yōu)勢之三：更安全，可靠性更優(yōu)。消費(fèi)電子產(chǎn)品電池用量很少，但是一個(gè)手機(jī)爆炸事件就讓大家議論紛紛。我國近年來的電動(dòng)汽車方面的政策已經(jīng)逐漸明朗化，要求提升動(dòng)力電池能量密度，然而在電池高能量密度化，同時(shí)要求倍率性能提升背景下，對(duì)于電池安全性能的要求只會(huì)越來越苛刻。固態(tài)電池有望從根本上解決鋰枝晶生成、電極材料與電解液存在復(fù)雜反應(yīng)等一系列問題，這樣可以明顯提升電池服役壽命和使用過程中的可靠性，因此十分重要。

　　全固態(tài)鋰電池發(fā)展前途

　　目前新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)明確上升到國家戰(zhàn)略層面，其中動(dòng)力電池是新能源汽車最關(guān)鍵的核心部件，其關(guān)鍵程度可見一斑。在各國政策的引領(lǐng)下，一場全球范圍內(nèi)的全固態(tài)鋰二次電池技術(shù)競賽已經(jīng)開啟，預(yù)計(jì)混合固液鋰二次電池2020年有望率先進(jìn)入終端市場，全固態(tài)鋰二次電池2022年開始進(jìn)入終端市場，最后隨著循環(huán)性、倍率、高低溫、安全性等綜合技術(shù)指標(biāo)的提升，逐漸進(jìn)入電動(dòng)汽車市場，而蜂擁而至的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)聯(lián)盟有可能將全固態(tài)鋰二次電池的面世時(shí)間提前。

　　正是鋰電池在動(dòng)力應(yīng)用方面的突破與實(shí)踐，特別是新能源汽車的推廣與應(yīng)用，以國內(nèi)市場為例，2016年是新能源汽車銷量增速最快的一年，全年增速達(dá)到84%，鋰電池作為電動(dòng)車的互補(bǔ)產(chǎn)品，銷量與行業(yè)規(guī)模也隨之增長。另一方面，鋰電池在電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用是越來越廣泛的，不斷的在取代其他類型電池的地位。

　　概括一下，從液態(tài)電解質(zhì)到全固態(tài)電池的發(fā)展是要經(jīng)歷一個(gè)過程的：電解質(zhì)中的電解液含量將逐步下降，從開始的凝膠電解質(zhì)(如PEO)體系逐漸向半固態(tài)發(fā)展，最終過渡到真正的全固態(tài)電池。而在這一過程中，使用的負(fù)極材料也將不斷深化，預(yù)鋰化負(fù)極，乃至無數(shù)科學(xué)家們已經(jīng)探索多年的鋰金屬負(fù)極將成為我們的最終目標(biāo)。在此過程中，電池的能量密度才能最終達(dá)到350，乃至500Wh/kg的愿景。

　　全固態(tài)電池技術(shù)是大家公認(rèn)的下一代重點(diǎn)發(fā)展的創(chuàng)新電池技術(shù)，雖然當(dāng)下在Ah級(jí)別的電池或者EV等應(yīng)用還有很多因素的限制，但是起碼現(xiàn)在來看前途還是光明的，相信在不久的將來技術(shù)越來越成熟，問題都可迎刃而解。到那一天我們可能再也不用擔(dān)心現(xiàn)在讓人頭疼的電池安全測試無法通過的問題了。