硫化物能提高常溫下電池的離子活性?背后的原理是什么?
聚合物面臨一個很大的挑戰(zhàn),主要的問題就是低溫的離子電導(dǎo)率,常溫的離子電導(dǎo)率比較低,導(dǎo)致只能用磷酸鐵里做正極,這樣會導(dǎo)致整體的能量密度跟現(xiàn)有的傳統(tǒng)鋰離子沒有優(yōu)勢可言,這是聚合物面臨的問題。
對于氧化物目前參與比較多的,包括美國Sakti3的初創(chuàng)公司比較多,特別是Sakti3實驗室,他們所擁有的氧化物做薄膜固態(tài)電池,這個是非常成功的,薄膜固態(tài)電池能夠做到好幾萬周基本上不衰減,但是這個Sakti3就是把這個薄膜電池一層一層疊起來,寧德時代認為這個基本上不太可能,薄膜電池的成本非常高。這個作為EV用的純氧化物也有一個問題,它本身氧化物,有離子電導(dǎo)率比較低,還有一個就是用氧化物做固態(tài)電解質(zhì)有一個非常非常大的難題就是界面問題怎么解決,如果傳統(tǒng)的正極材料是陶瓷類的,氧化物的也是陶瓷類的,都非常硬,兩種非常硬的東西怎么樣保證充分的接觸界面是非常大的挑戰(zhàn)。
還有就是比較重要的硫化物的固態(tài)電池,這個是比較領(lǐng)先的,他們也做了一些腳踏車和物流車,已經(jīng)在用,用硫化物有一些優(yōu)勢,相對前面兩種來說,一種就是適溫電導(dǎo)率比較高,和傳統(tǒng)的電解液相比,另外就是電解化窗口比較高,正極材料不能用的在這里面有可能實現(xiàn)。另外就是跟鋰金屬的兼容性還是比較好的。不是說硫化物就沒有問題了,它的挑戰(zhàn)也非常大,大家知道固態(tài)電池是一個很大的挑戰(zhàn)。
寧德時代在固態(tài)電池上的解決思路是對正極材料做了一些保護,可以提高兼容的問題。另外對固態(tài)電解質(zhì)本身,硫化物對空氣是敏感的,對它的制造過程會有很大的挑戰(zhàn),這是寧德時代首先必須要解決的問題,通過對它本身的改進能夠顯著提高空氣中的穩(wěn)定性。目前寧德時代做的鋰金屬固態(tài)電池能做到300周以上,在82%。目前來說也是比較好的結(jié)果,就是能夠證明這個固態(tài)鋰金屬電池是有可能的。
同時,寧德時代在研發(fā)過程中,也在關(guān)注固態(tài)電池的制造問題,固態(tài)電池整個制造工藝跟傳統(tǒng)的鋰離子的制造工藝是完全不一樣的,每一步都需要新的設(shè)備,新的工藝在里面,所以寧德時代也同時進行工藝的研發(fā)。
郭永勝最后總結(jié)道,固態(tài)鋰金屬電池是一種有可能的下一代電池,它既能夠保證高能量密度也能保證安全性,這是下一代電池的選擇。寧德時代也在做固態(tài)鋰電池方面的投入研發(fā)比較多,同時也在開發(fā)固態(tài)電池的制造工藝,固態(tài)電池目前還是處于非常早期的研發(fā)階段,所以需要更多的同行一起交流,一起去促進電池技術(shù)的發(fā)展。
















