全固態(tài)薄膜鋰電池研究進展,薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點

來源：存能電氣  日期：2019-10-30 10:35  瀏覽量：次

　　全固態(tài)薄膜鋰電池研究進展，薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點。采用固態(tài)電解質替代有機液態(tài)電解液，制備全固態(tài)鋰電池是解決當前鋰離子電池安全問題的根本途徑。薄膜型全固態(tài)鋰電池是在傳統鋰離子電池的基礎上發(fā)展起來的一種新型結構的鋰離子電池。

　　全固態(tài)薄膜鋰電池研究進展

　　薄膜鋰電池的關鍵材料主要包括正極膜、電解質膜以及負極膜。在薄膜型全固態(tài)鋰電池中，電解質起著至關重要的作用，直接影響到薄膜電池的充放電倍率、循環(huán)壽命、自放電、安全性以及高低溫性能。因此，固態(tài)電解質薄膜要求具有高的離子電導率、低的電子電導率、寬的電位窗口以及較好的化學和機械穩(wěn)定性。

　　我國的薄膜型全固態(tài)鋰電池的研究與商業(yè)化起步相對較晚。近年來，薄膜型全固態(tài)鋰電池的研發(fā)及產業(yè)化發(fā)展有加快的趨勢，其對應的應用市場也在逐步擴大。三維薄膜鋰電池的研究仍處于初期階段，大部分研究還處在概念設計、電極制備的狀態(tài)，完整的三維薄膜鋰電池報道極少。對于用金屬鋰做負極的全固態(tài)薄膜鋰電池而言，正極材料三維納米結構的構建尤為重要，其性能直接決定了全電池的性能。然而，三維正極材料構建上的困難一直制約著三維固態(tài)薄膜電池的研究與發(fā)展。

　　固態(tài)的鋰電池能夠制備柔性與薄膜電池，在3C產品設計中應用更為快速，此外熱穩(wěn)定性的提高加速薄膜型鋰電在特種應用領域的應用，如可植入式和智能醫(yī)療設備、無線傳感器等應用領域有潛在巨大市場。

　　我國的薄膜型全固態(tài)鋰電池技術成熟度與國際相比仍存在較大的差距，具體表現為：

　　①我國對薄膜型全固態(tài)鋰電池的關鍵材料體系研究開發(fā)起步較晚，并且在薄膜電池的大規(guī)模制備、電池組的設計制造、電池密封保護層、封裝技術、失效機制、性能評估標準等方面也缺乏系統的研究；

　　②在薄膜電池制備必需的真空鍍膜設備等硬件方面以及必需的濺射靶材等原材料方面，我國與美國應用材料公司、日本愛發(fā)科等國際企業(yè)相比缺乏相關的研發(fā)經驗，公開報道的資料極少；

　　③在薄膜電池應用方面，Cymbet等國外企業(yè)已實現了薄膜型全固態(tài)鋰電池在微型電子設備上的應用，而國內暫無可售的薄膜電池產品，在商業(yè)化應用方面也尚無公開報道。

　　因此，探索高效、低成本的正極厚膜制備技術是薄膜型全固態(tài)鋰電池未來進一步發(fā)展和產業(yè)化應用的關鍵。隨著研究的不斷深入和新技術的不斷涌現，相信薄膜型全固態(tài)鋰電池的單體電池容量和能量密度將不斷提高，制造成本不斷降低，在未來二次電池市場中占有重要的一席之地。

　　薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點

　　薄膜型全固態(tài)鋰電池具有完美的電極/電解質固-固界面,可以有效解決當前商用鋰離子電池的安全性問題,并具有超長的循環(huán)壽命、較寬的使用溫度范圍、較低的自放電率等優(yōu)點,相比體型固態(tài)鋰電池性能優(yōu)越,受到了業(yè)界的廣泛關注。

　　薄膜型全固態(tài)鋰電池可以在更為苛刻的環(huán)境下使用，如耐高低溫能力更強，在低溫-40℃、高溫150℃下性能良好，從而可用于半導體工業(yè)中的高溫探測器、石油勘探和空間探測。

　　薄膜電極電勢均一，電極局域過充、過放電的風險小。

　　總結：薄膜型全固態(tài)鋰電池經過多年的發(fā)展，表現出優(yōu)越的安全性、穩(wěn)定性和電化學性能，已經成為新一代微電子器件不可替代的微型電源。全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點,即固態(tài)電解質的使用有助于提高鋰電池安全性。