固態(tài)電池和三元鋰電池的區(qū)別有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 13:27
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首先明確一點(diǎn)的是固態(tài)電池現(xiàn)在還沒(méi)有開始量產(chǎn)。在2007年的時(shí)候，日本的NEDO公布了路線圖，他們預(yù)計(jì)固態(tài)電池的量產(chǎn)大致會(huì)在2030年實(shí)現(xiàn)，很多的電池都會(huì)以全固態(tài)的形式出現(xiàn)在市場(chǎng)上，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池。與此同時(shí)，這些電池的設(shè)計(jì)思路還在不斷的改進(jìn)中，但是大體的思路都是要在安全性上做到更好的提升，也就是固態(tài)化。
目前就總體來(lái)看，全固態(tài)電池的開發(fā)要面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)，首先就是在電極層面的問(wèn)題，要如何滿足正負(fù)極和固體電解質(zhì)的離子傳輸，特別是解決循環(huán)過(guò)程中的問(wèn)題；其次就是循環(huán)過(guò)程中，正負(fù)極材料沒(méi)法像液體那樣一直保持很好的接觸；此外，金屬鋰電極的體積變化還有鋰固體的變化，都是研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要克服的問(wèn)題。
現(xiàn)階段，一些研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列的氧化物和硫化物的粉體、陶瓷片和融性膜，也已經(jīng)開始提供樣品并且供貨，但是如果要把這些固態(tài)電池量產(chǎn)化，還需要進(jìn)一步的材料研究設(shè)計(jì)。作為一個(gè)過(guò)渡的技術(shù)，現(xiàn)在還有一種把固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)混合在一起的，含有少量的固體電解質(zhì)的電池，但是，嚴(yán)格點(diǎn)講，是不能算全固體的電解質(zhì)。
相較于傳統(tǒng)的三元鋰電池來(lái)說(shuō)，固態(tài)電解質(zhì)具有不可燃性、無(wú)腐蝕性、無(wú)揮發(fā)、不會(huì)漏液等特性，也不會(huì)出現(xiàn)車輛發(fā)生自燃的情況，對(duì)于安全性的提升無(wú)疑是巨大的，所以固態(tài)電池一定會(huì)是日后新能源汽車發(fā)展的重要材料。不過(guò)現(xiàn)階段的固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率總體是低于液態(tài)電解液的，所以現(xiàn)在固態(tài)電池的性能整體偏低，但是只要攻克技術(shù)難關(guān)，新能源汽車的發(fā)展一定會(huì)更上一層樓。
日前，國(guó)外媒體報(bào)道稱，日本東北大學(xué)和高能加速器研究組織的科學(xué)家，開發(fā)出一種新的復(fù)合氫化物鋰超離子導(dǎo)體。研究人員表示，通過(guò)設(shè)計(jì)氫簇（復(fù)合陰離子）結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的這一新材料，對(duì)鋰金屬顯示出了極高的穩(wěn)定性，使鋰金屬有望成為全固態(tài)電池的最終陽(yáng)極材料，催生出迄今能量密度最高的全固態(tài)電池。
陽(yáng)極為鋰金屬的全固態(tài)電池有望解決傳統(tǒng)鋰離子電池的電解質(zhì)泄漏、易燃和能量密度有限等問(wèn)題，人們普遍認(rèn)為，鋰金屬是全固態(tài)電池的最佳陽(yáng)極材料，因?yàn)樗哂凶罡叩睦碚撊萘亢鸵阎?yáng)極材料中最低的電位。
鋰離子傳導(dǎo)固體電解質(zhì)是全固態(tài)電池的關(guān)鍵組成部分，但問(wèn)題是，大多數(shù)現(xiàn)有的固體電解質(zhì)具有化學(xué)/電化學(xué)不穩(wěn)定性，不可避免地會(huì)在界面處引起不必要的副反應(yīng)，導(dǎo)致界面電阻增加，在重復(fù)充放電期間極大地降低電池的性能。
研究人員表示，復(fù)合氫化物在解決與鋰金屬陽(yáng)極相關(guān)的問(wèn)題時(shí)廣受關(guān)注，因?yàn)樗鼈儗?duì)鋰金屬陽(yáng)極具有出色的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。他們得到的新型固體電解質(zhì)不僅擁有高離子導(dǎo)電性，且對(duì)鋰金屬也非常穩(wěn)定，因此，對(duì)于使用鋰金屬陽(yáng)極的全固態(tài)電池來(lái)說(shuō)是一個(gè)真正的突破。
研究人員表示：“這一發(fā)展不僅有助于我們未來(lái)找到基于復(fù)合氫化物的鋰離子導(dǎo)體，還將開辟固體電解質(zhì)材料領(lǐng)域的新趨勢(shì)，得到的新型固體電解質(zhì)材料有望促進(jìn)高能量密度電化學(xué)裝置的發(fā)展。”
當(dāng)前，打造高能量密度且安全的電池，可有利于為新能源車獲取較高的續(xù)航里程，已經(jīng)成為影響新能源車市高速發(fā)展的因素之一。此次金屬鋰與氫化物合作成功，更加證明了鋰元素“潛力無(wú)限”。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高性能的電池或?qū)⒏鐚?shí)現(xiàn)量產(chǎn)。如此一來(lái)，有望更好地緩解里程焦慮的問(wèn)題。
