全固態(tài)鋰電池，現(xiàn)實(shí)比想象中更難嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-06 18:13
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最近中日美三國(guó)政府提出的動(dòng)力電池的發(fā)展目標(biāo)，從技術(shù)的指標(biāo)上，核心指標(biāo)是能量密度，越提越高，從300瓦時(shí)每公斤，一直到500瓦時(shí)每公斤。
怎么樣實(shí)現(xiàn)這些超高能量密度的指標(biāo)，同時(shí)還要兼顧動(dòng)力電池使用時(shí)的安全性、壽命、成本，這是擺在很多研發(fā)人員面前的問(wèn)題。
從技術(shù)分析的角度，目前主要的動(dòng)力電池還是正極材料匹配人造石墨這一類的負(fù)極材料；
接下來(lái)提高能量密度，很可能要把硅負(fù)極引入，但體積膨脹是很難解決的問(wèn)題；
接下來(lái)是把硅負(fù)極用金屬鋰替代，1972年研發(fā)到現(xiàn)在，歷時(shí)50多年，有非常多的挑戰(zhàn)；
關(guān)鍵的幾個(gè)問(wèn)題是，目前大多數(shù)的研發(fā)還是在有機(jī)的溶劑中，在有機(jī)溶劑中第一個(gè)問(wèn)題是它不像石墨負(fù)極鋰進(jìn)和出，是非均勻的析出。
第二是自發(fā)和電解液發(fā)生反應(yīng)，體積變化也比較大。逐步導(dǎo)致鋰離子電池VCR膜也不能穩(wěn)定存在，安全性、自放電等方面還不能滿足需求，非常多的企業(yè)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)把希望寄托在全固態(tài)鋰電方面。
固態(tài)電池和液態(tài)電池在微觀上也是三層結(jié)構(gòu)，只是把現(xiàn)在的隔膜電解液替換為固態(tài)電解質(zhì)，沒(méi)有太本質(zhì)的區(qū)別，核心是有可能負(fù)極使用了金屬鋰，在這種情況下，在正極這一側(cè)，原來(lái)的液體可以充分浸潤(rùn)正極顆粒，在正極側(cè)接觸，這是難度非常大的。
在2007年的時(shí)候，日本的NEDO在2008年公布了鋰離子電池技術(shù)發(fā)展的路線圖，在他們看來(lái)在遠(yuǎn)期的2030年，很多的電池形態(tài)是以全固態(tài)形式出現(xiàn)，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池，這些路線在不斷修改中，但是大體是提高安全性的策略，就是固態(tài)化。
目前總體而言，全固態(tài)鋰電池開(kāi)發(fā)面臨四個(gè)挑戰(zhàn)：
一個(gè)是在電極層面，怎么樣滿足正負(fù)極和固體電解質(zhì)的離子傳輸，特別是循環(huán)過(guò)程中；
第二是循環(huán)過(guò)程中正負(fù)極材料不能像液體那樣保持非常好的接觸。
第三是金屬鋰電極的體積變化；
