固態(tài)電池和三元鋰電池的區(qū)別是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-04 12:44
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首先明確一點的是固態(tài)電池現在還沒有開始量產。在2007年的時候，日本的NEDO公布了路線圖，他們預計固態(tài)電池的量產大致會在2030年實現，很多的電池都會以全固態(tài)的形式出現在市場上，包括金屬鋰、鋰硫和鋰空氣電池。與此同時，這些電池的設計思路還在不斷的改進中，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。
目前就總體來看，全固態(tài)電池的開發(fā)要面臨幾個挑戰(zhàn)，首先就是在電極層面的問題，要如何滿足正負極和固體電解質的離子傳輸，特別是解決循環(huán)過程中的問題；其次就是循環(huán)過程中，正負極材料沒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)團隊需要克服的問題。
現階段，一些研發(fā)團隊開發(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)電池量產化，還需要進一步的材料研究設計。作為一個過渡的技術，現在還有一種把固體電解質和液體電解質混合在一起的，含有少量的固體電解質的電池，但是，嚴格點講，是不能算全固體的電解質。固態(tài)鋰電池指電池電解質部分采用固態(tài)材料的鋰二次電池。固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰離子電池不同在于固態(tài)電池以固態(tài)電解質替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液、電解質鹽、隔膜。
一直以來，安全性、能量密度和循環(huán)壽命是對動力電池的三大要求。由于固態(tài)電池在這三方面均具備優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池的潛力，因此也被視為下一代電池技術：
固態(tài)電池優(yōu)點一：安全性高，無自燃、爆炸風險。采用有機電解液的傳統(tǒng)鋰離子電池，在過度充電、內部短路等異常情況下容易導致電解液發(fā)熱，有自燃甚至爆炸的危險。全固態(tài)鋰電池基于固態(tài)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，且有望克服鋰枝晶現象。半固態(tài)、準固態(tài)電池仍存在一定的可燃風險，但安全性也較液態(tài)電解液電池提高。
固態(tài)電池優(yōu)點二：能量密度高，有望徹底解決電動汽車里程焦慮。目前技術體系下鋰離子電池已經接近性能極限，特斯拉NCA18650電芯能量密度達到250Wh/Kg，應用于Model3的21700電芯能量密度約300Wh/Kg，支持的續(xù)航里程約400至500公里，仍無法徹底解決里程焦慮。
而對于固態(tài)電池而言，一方面固態(tài)電解質無需隔膜與電解液，這兩部分在傳統(tǒng)鋰離子電池中加起來占據近40%的體積和25%的質量，另一方面由于沒有漏液、腐蝕等問題，可以簡化電池外殼及冷卻系統(tǒng)模塊，進一步減輕電池系統(tǒng)重量。此外，配套新的正負極材料可以使得電化學窗口達到5V以上，可以從根本上提高能量密度，有望達到500Wh/Kg，同等電池容量的情況下有望將續(xù)航里程提高到600至700公里。
此外，固態(tài)電池還具有循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、可快速充電等優(yōu)點。
按照電解質材料的不同，固態(tài)電池可以分為聚合物、氧化物和硫化物三大體系。其中聚合物電解質屬于有機電解質，氧化物和硫化物屬于無機陶瓷電解質。總體來說，聚合物電解質技術最成熟，已經率先實現小規(guī)模量產，但是理論能量密度不及其他兩類電解質;氧化物電解質性能優(yōu)于聚合物電解質，但薄膜型氧化物電池容量較小、只能應用于消費類電子領域，非薄膜型氧化物電池技術相對還不夠成熟;硫化物電解質理論上最適合于電動汽車領域，但是開發(fā)難度最大。
