鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-22 12:27
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1、安全性能高。安全是最重要的，僅憑這一點(diǎn)固態(tài)電池就有了很大的優(yōu)勢(shì)。那么為什么固態(tài)電池安全性高呢？因?yàn)橐簯B(tài)的電解質(zhì)短路時(shí)，溫度升高，將電解質(zhì)點(diǎn)燃而發(fā)生爆炸。但固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液?jiǎn)栴}。
2、能量密度高。能量密度高主要是因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)一般擁有較寬的電化學(xué)窗口，就像一個(gè)個(gè)小框一樣，因此可以裝更多的高電壓正極材料。加上固態(tài)電池體積小、穩(wěn)定，可以讓電池管理更為簡(jiǎn)化，能量密度自然會(huì)大大提高。
3、相對(duì)較輕。在傳統(tǒng)鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來(lái)占據(jù)了電池中近40%的體積和25%的質(zhì)量，而使用固態(tài)電解質(zhì)自然就可以減小體積和質(zhì)量。
4、循環(huán)性能強(qiáng)。固態(tài)電解質(zhì)解決了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程中形成的固體電解質(zhì)界面膜的問(wèn)題和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提升了鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。
缺點(diǎn)：
1、界面阻抗過(guò)大。固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面是固-固狀態(tài)，因此電極與電解質(zhì)之間的有效接觸較弱，離子在固體物質(zhì)中傳輸動(dòng)力學(xué)低。
2、快充比較難。電池的阻抗、電導(dǎo)率等問(wèn)題表現(xiàn)出來(lái)就是內(nèi)阻大，就會(huì)阻礙充電，而且因?yàn)閮?nèi)阻大，在充電過(guò)程中會(huì)造成能量的損失，這部分能量的浪費(fèi)是無(wú)法忽視的問(wèn)題。
3、成本價(jià)格高。成本是阻止商業(yè)化的最大因素，沒(méi)有利潤(rùn)，自然沒(méi)有市場(chǎng)。固態(tài)電池制備工藝不夠成熟，電池使用數(shù)據(jù)收集不全面。僅是在全固態(tài)電池的電解質(zhì)制造，固-固界面優(yōu)化這兩個(gè)核心問(wèn)題技術(shù)上的不成熟就足夠讓固態(tài)電池的成本居高不下了
上升到電池組的層面則情況將更加復(fù)雜，在充電過(guò)程中不同單體電池的充電電壓和充電電流并不一致，必然造成動(dòng)力電池的充電時(shí)間要超過(guò)單體電池。這就意味著雖然采用常規(guī)充電技術(shù)也能在30分鐘內(nèi)將單體電池充電至容量的一半，但電池組肯定會(huì)超過(guò)這一時(shí)間，這在一定程度上意味著快速充電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并不是十分明顯。
另外，在鋰離子電池的使用(放電)過(guò)程中，其容量的消耗與放電時(shí)間并不是線性關(guān)系而是隨時(shí)間加速下降。比如某款電動(dòng)汽車(chē)滿電的行駛里程為200公里，那當(dāng)它正常行駛100公里后，動(dòng)力電池可能還剩下80%的容量，當(dāng)電池容量剩下50%時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也許就只能夠行駛50公里了。鋰離子電池的這種特性告訴我們，僅僅將動(dòng)力電池的電量充到一半或者80%，并不能夠滿足電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際使用需要。比如Tesla宣傳較多的快速充電技術(shù)，在筆者看來(lái)其實(shí)也是噱頭大過(guò)實(shí)用，而且頻繁的快充必將惡化電池的使用壽命和性能，并且?guī)?lái)嚴(yán)重的安全隱患。
既然鋰電本質(zhì)上就不適合快充，那么理論上而言換電模式可以彌補(bǔ)其快充缺點(diǎn)。雖然將動(dòng)力電池設(shè)計(jì)成可插拔式會(huì)帶來(lái)整車(chē)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題以及電氣絕緣方面的技術(shù)難題，而且還有電池標(biāo)準(zhǔn)和接口的超級(jí)難題，但筆者個(gè)人認(rèn)為，這個(gè)模式不失為解決鋰電快充難題的一個(gè)技術(shù)上(也僅僅是在技術(shù)層面上而言)比較可行的辦法。
