固態(tài)電池有哪些優(yōu)點

 

目前，動力電池全球化競爭日益激烈，雖然中國企業(yè)在本輪競爭中占據(jù)了市場規(guī)模優(yōu)勢，但歐美、日韓等企業(yè)已經(jīng)在為下一階段做布局，是潛在的強大競爭者。有不少專家呼吁建議，應該關注固體電池發(fā)展的問題。盡管目前固態(tài)電池還多處于試驗階段，離走向產(chǎn)業(yè)化還有一定時間。但為了搶占未來發(fā)展的制高點，各企業(yè)對固態(tài)電池的研發(fā)已快馬加鞭，市場需求或推動固態(tài)電池量產(chǎn)提前。

 

按照《中國制造2025》確定的技術目標，2020年鋰電池能量密度到300Wh/kg，2025年能量密度達到400Wh/kg，2030年能量密度達到500Wh/kg。但是基于高鎳三元+硅碳負極材料，現(xiàn)有體系的鋰電池的能量密度很難突破300Wh/kg。而固態(tài)鋰電池的能量密度大約為傳統(tǒng)鋰電池的2.5—3倍，且杜絕了電池破裂或高溫等意外帶來的燃燒隱患。
 

全固態(tài)鋰電池具有極高的安全性，其固態(tài)電解質不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，同時也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，搭載全固態(tài)鋰電池的汽車的自燃概率會大大降低。
 

電解質材料是全固態(tài)鋰電池技術的核心，目前固態(tài)電解質的研究主要集中在三大類材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高溫性能好，已經(jīng)有商業(yè)化的應用案例；氧化物循環(huán)性能良好，適用于薄膜柔性結構；硫化物電導率最高，是未來主要方向。

既然固態(tài)電池有這么多優(yōu)點，為什么沒有大力推廣呢？這是因為固態(tài)電解質具有高的電阻，在功率密度方面還存在一些待解決的問題，需要從固態(tài)電解質、正負極材料上著手。電導率、電池倍率、電池制備效率、成本控制方面都存在不小的挑戰(zhàn)，一旦這些問題能夠有效解決，必將在未來掀起一場新的電池革命。
 

總體來看固態(tài)電池的發(fā)展，電解質可能遵循從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)的路徑發(fā)展，最后到全固態(tài)。筆者認為，2020年前采用高鎳正極+準固態(tài)電解質+硅碳負極實現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質+硅碳/鋰金屬負極電池實現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實現(xiàn)500Wh/Kg。