電池發(fā)展必經(jīng)之路

按照《中國制造2025》確定的技術(shù)目標(biāo)，2020年鋰電池能量密度到300Wh/kg，2025年能量密度達(dá)到400Wh/kg，2030年能量密度達(dá)到500Wh/kg。

基于高鎳三元+硅碳負(fù)極材料，現(xiàn)有體系的鋰電池的能量密度很難突破300Wh/kg。

鑒于安全和能量密度上的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池已成為未來鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。

我們認(rèn)為，2020年前高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg，核聚變電池是人類社會(huì)終極能源方式。

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差別，全固態(tài)鋰電池可分為薄膜型和大容量型。

技術(shù)路線：半固態(tài)→準(zhǔn)固態(tài)→全固態(tài)

4.技術(shù)原理

傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池被人們形象地稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負(fù)兩極，中間為電解質(zhì)(液態(tài))。而鋰離子就像優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端來回奔跑，在鋰離子從正極到負(fù)極再到正極的運(yùn)動(dòng)過程中，完成電池的充放電過程。

固態(tài)電池的原理與之相同，只不過其電解質(zhì)為固態(tài)，具有的密度以及結(jié)構(gòu)可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，進(jìn)而提升電池容量。

5.電解質(zhì)

電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰電池技術(shù)的核心，電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項(xiàng)性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命，應(yīng)滿足以下要求：

室溫電導(dǎo)率>10^(-4)S/cm

電子絕緣(Li+遷移數(shù)近似為1)

電化學(xué)窗口寬(>5.5Vvs.Li/Li+)

與電極材料相容性好

熱穩(wěn)定性好、耐潮濕環(huán)境、機(jī)械性能優(yōu)良

原料易得，成本較低，合成方法簡(jiǎn)單

目前固體電解質(zhì)的研究主要集中在三大類材料：聚合物、氧化物和硫化物。