固體電池被認為是未來的重要發(fā)展之一嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-28 16:07
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它們的特殊優(yōu)點是固態(tài)電池不含任何可能泄漏或著火的液體。因此，與目前的液體電解質鋰離子電池相比，它們更安全，更可靠，更耐用。同時，固態(tài)電池有可能在相同的空間內存儲更多的能量而且重量更輕。因此，預計該技術可以幫助各個領域實現(xiàn)突破?？赡艿膽脠鼍鞍妱咏煌?，但也可以考慮醫(yī)療和空間技術中的小眾應用。
研究人員的目標是擴大人們對固態(tài)電池的概念，使得鋰陽極可以穩(wěn)定運行，已經實現(xiàn)了這一目標。在實現(xiàn)最高可能的能量密度時，鋰作為陽極被認為是首選材料。因為最輕的金屬也是所有化學元素中最具電負性的。
新型固態(tài)電池的兩個電極的能量密度均為460Wh/kg。與目前的鋰離子電池相比，這是一個非常好的價值。此外，該設計還有其他優(yōu)點。與使用液體電解質的傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池對溫度的敏感性要低得多。這意味著它們不需要任何溫度管理裝置，例如先前在電動車中使用的裝置，這應該可以節(jié)省額外的重量。
聚合物薄膜作為保護層
具有混合電解質的固態(tài)電池的結構?S
通過在陽極和電解質之間安裝聚合物膜，可以使用由純鋰制成的陽極。充電時，純鋰往往會形成不受控制的過量。這些所謂的枝晶可以使電池短路或機械破壞它。因此，在今天的鋰離子電池的陽極中，鋰原子儲存在儲存介質中，通常是石墨。這使電極和整個電池的重量增加了許多倍。
聚合物起到保護層的作用，首先可以使用鋰陽極。它可以防止陶瓷電解質與陽極上的金屬鋰直接接觸。這可以防止陶瓷電解質中的枝晶形成和化學變化等有害過程損害電池的功能。實驗室的初步測試已經成功?？梢詸z測到超過500次充電和放電循環(huán)，同時幾乎沒有任何性能損失。
“關于電池的特殊之處在于它盡管具有中等導電性的聚合物但仍能發(fā)揮作用;在某些方面甚至比沒有更好，他開發(fā)了屬于聚磷腈類的特殊聚合物。
聚合物層在生產過程中作為液體施加。它深深地滲透到多孔陶瓷電解質中。這改善了固體電解質和固體電極之間的接觸-這是固態(tài)電池的常見問題。該過程不需要穩(wěn)定且沉重的外殼來機械壓縮各種部件并確保良好的連接。這也節(jié)省了重量并有助于增加能量密度。
雙能量密度但充電時間更長
然而，作為各個組件之間的附加屏障，聚合物層也對電池的性能，特別是對電流的性能具有負面影響。去年，科學家們展示了一種運行良好，快速充電的固態(tài)電池，可在半小時內充電和放電。使用鋰陽極和混合電解質，他們現(xiàn)在已經成功地將理論能量密度加倍。但是，充電時間現(xiàn)已延長至兩小時。對于固態(tài)電池來說，這仍然是一個很好的價值。
電池仍處于早期開發(fā)階段，只能在有限的范圍內進行實踐。例如，電池在操作期間當前必須保持在50攝氏度的最低溫度，以使混合電解質保持可透過電荷載體。“對于低價應用，制造過程仍然過于昂貴。然而，功能單元顯示混合電解質可以避免固態(tài)電池接口處的典型問題。具有高能量密度的固有安全電池可能已經成為利益應用的關注，其中成本不起主要作用。
