固態(tài)鋰電池關(guān)鍵材料及性能測試
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-03 13:26
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1 固體電解質(zhì)
無機固體氧化物電解質(zhì)相比較液體電解質(zhì)具有十分優(yōu)異的安全性，其在火燒、水洗及外力擠壓條件下均能保持良好的穩(wěn)定性和強度，不起火，不燃燒，如圖1所示。
無機固體氧化物電解質(zhì)火燒(a)、水洗(b)和外力擠壓(c)安全性測試
研制的氧化物柔性電解質(zhì)膜，與傳統(tǒng)PE隔膜、涂覆陶瓷PE隔膜及PET無紡布基膜相比，具有明顯的抗熱收縮性能和耐高溫性。
(a)濕法PE隔膜(b)濕法PE陶瓷涂覆膜(c)氧化物柔性電解質(zhì)膜(d)PET無紡布基膜
中科院寧波材料所前期對硫化物電解質(zhì)通過Zn，O雙摻雜的工藝手段，可以顯著提供其空氣中穩(wěn)定性，且高溫安全性好，電解質(zhì)LGPS材料經(jīng)過600 oC高溫，仍具備電解質(zhì)原來的晶體結(jié)構(gòu)，
2.2固態(tài)鋰電池安全性
中科院寧波材料所試制了以氧化物固體電解質(zhì)膜的全固態(tài)鋰電池，該電池在彎折，剪切，甚至火燒情況下均能正常工作，。另外，通過無機電解質(zhì)層與有機電解質(zhì)層的復(fù)合能有效改善界面，在60oC工作溫度下循環(huán)1000周后仍具有90%以上的容量保持率，
中科院青島能源所制備的基于聚合物基固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池，在針刺試驗中仍不起火、不爆炸，展現(xiàn)出極好的安全性。此外，北京科技大學(xué)研究團隊通過“polymer-in-ceramic”的思路制備了有機/無機復(fù)合固體電解質(zhì)薄膜，表現(xiàn)出良好的阻燃性，組裝的全固態(tài)鋰電池在各種工況下具備極好的安全性，圖7。
2.3 大容量固態(tài)鋰電池性能測試
近年來，浙江鋒鋰新能源科技有限公司研發(fā)團隊一方面通過設(shè)計材料表面結(jié)構(gòu)原位構(gòu)造界面修飾層，另一方面探索電池生產(chǎn)制造工藝，在新型固體電解質(zhì)及其規(guī)?；€(wěn)定制備方面均取得了一定的成果，在固態(tài)鋰電池器件構(gòu)建方面也有了較大的突破，并成功組裝了由表面修飾的三元NCM正極、固體電解質(zhì)及碳復(fù)合負極組成的12Ah級混合固液電解質(zhì)固態(tài)鋰電池，并對該電池進行了循環(huán)測試和全面的安全性能測試。
2.3.1循環(huán)性能測試
在常溫25℃，截止電壓3~4.2V，充放電1C/1C的倍率下，首次放電容量9.86Ah，電芯循環(huán)1000周后電芯容量保持率達到90.3%，展示出良好的循環(huán)性能。
2.3.2安全性能測試
按照國標測試標準，對12Ah混合固液電解質(zhì)鋰電池進行安全測試，所有測試均以1C充滿電（至4.2V），在100%SOC狀態(tài)下進行，測試結(jié)果表明固態(tài)鋰電池具有極高的安全性。
表1 混合固液電解質(zhì)鋰電池各項安全性能評估結(jié)果
鋰電池安全問題產(chǎn)生的根本原因，并結(jié)合我們在固態(tài)鋰電池研究領(lǐng)域的技術(shù)與經(jīng)驗淺析了解決鋰電池安全性問題的最佳方案。最后，通過對我們自主研發(fā)的12Ah固態(tài)鋰電池的安全性測試表明固態(tài)鋰電池具有極高的安全性。
