固態(tài)鋰電池的安全性會更高嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-13 23:42
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由于固態(tài)鋰電池技術采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。采用固態(tài)電解質，可以把電池的可燃性降低，雖然電池中有一些燃燒成分，但是固態(tài)電解質能夠起到阻止燃燒作用，由此，相比傳統(tǒng)的有機電池體系電池，固態(tài)電解質不會引起燃燒。
那么，固態(tài)電池的固態(tài)電解質如何工作？據專家介紹，其具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態(tài)電池體積將變得更小。而且，由于固態(tài)電池中沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。
科研與應用齊頭迸進
將固態(tài)電解質引入鋰電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會專家提出，真正實現(xiàn)這些目標，仍需首先解決現(xiàn)有電解質材料本身以及與電極界面存在的一些問題。
中國科學院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年我們實驗室主要開發(fā)采用固態(tài)電解質的鋰硫電池體系。用固體電解質修飾金屬鋰后，可以發(fā)現(xiàn)電池的循環(huán)穩(wěn)定性得到很大提高。研究人員提出一個雙電解質體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性LAGP體系的固體電解質，在正負極間采用少量液態(tài)電解液進行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量80%以上，相比于普通的液態(tài)鋰硫電池得到很大提高，尤其在充放電效率方面，基本上接近100%，完全沒有液態(tài)鋰硫電池中存在的穿梭效應問題。
為了進一步解決電池的安全問題，我們把這個界面通過凝膠化，這樣保證里面沒有流動態(tài)的電解液，通過聚合物進行修飾，還可以緩沖循環(huán)過程中的體積效應。
清華大學材料學院副教授李亮亮表示，目前研發(fā)團隊正在做一個氧化物固態(tài)電解質及固態(tài)鋰電池的原形，采用三元正極，固態(tài)電解質膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，容量僅僅下降不到10%，上千次循環(huán)后容量保持81%。固態(tài)電池具有高的能量密度、安全性好，可實現(xiàn)長時間的循環(huán)。
合肥博澳國興能源技術有限公司鄭明森博士指出，目前研發(fā)的疊片式大容量固態(tài)聚合物鋰離子電池，結構相對簡單、節(jié)點少，不需要管理系統(tǒng)，在組裝電池組時只需串聯(lián)而非并聯(lián)。采用一些固態(tài)的電解液替代傳統(tǒng)的液態(tài)電解液，以解決電池的漏液，以及碰撞后燃燒問題，提高了電池的安全性。目前在合肥皇冠假日酒店建立1GWh儲能示范電站，通過184塊單體芯可提供儲能1000度電能的單元模塊，運行8個月以來，沒有加空調降溫，而電池容量并未衰減。
那么，固態(tài)電池的固態(tài)電解質如何工作？據專家介紹，其具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態(tài)電池體積將變得更小。而且，由于固態(tài)電池中沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。
科研與應用齊頭迸進
將固態(tài)電解質引入鋰電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會專家提出，真正實現(xiàn)這些目標，仍需首先解決現(xiàn)有電解質材料本身以及與電極界面存在的一些問題。
中國科學院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年我們實驗室主要開發(fā)采用固態(tài)電解質的鋰硫電池體系。用固體電解質修飾金屬鋰后，可以發(fā)現(xiàn)電池的循環(huán)穩(wěn)定性得到很大提高。研究人員提出一個雙電解質體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性LAGP體系的固體電解質，在正負極間采用少量液態(tài)電解液進行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量80%以上，相比于普通的液態(tài)鋰硫電池得到很大提高，尤其在充放電效率方面，基本上接近100%，完全沒有液態(tài)鋰硫電池中存在的穿梭效應問題。
為了進一步解決電池的安全問題，我們把這個界面通過凝膠化，這樣保證里面沒有流動態(tài)的電解液，通過聚合物進行修飾，還可以緩沖循環(huán)過程中的體積效應。
清華大學材料學院副教授李亮亮表示，目前研發(fā)團隊正在做一個氧化物固態(tài)電解質及固態(tài)鋰電池的原形，采用三元正極，固態(tài)電解質膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，容量僅僅下降不到10%，上千次循環(huán)后容量保持81%。固態(tài)電池具有高的能量密度、安全性好，可實現(xiàn)長時間的循環(huán)。
合肥博澳國興能源技術有限公司鄭明森博士指出，目前研發(fā)的疊片式大容量固態(tài)聚合物鋰離子電池，結構相對簡單、節(jié)點少，不需要管理系統(tǒng)，在組裝電池組時只需串聯(lián)而非并聯(lián)。采用一些固態(tài)的電解液替代傳統(tǒng)的液態(tài)電解液，以解決電池的漏液，以及碰撞后燃燒問題，提高了電池的安全性。目前在合肥皇冠假日酒店建立1GWh儲能示范電站，通過184塊單體芯可提供儲能1000度電能的單元模塊，運行8個月以來，沒有加空調降溫，而電池容量并未衰減。
