全固態(tài)薄膜鋰離子電池簡(jiǎn)介及特點(diǎn)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-07 20:33
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全固態(tài)薄膜鋰離子電池簡(jiǎn)介及特點(diǎn)。我國(guó)薄膜全固態(tài)鋰電池的研究和商業(yè)化起步較晚。隨著新能源汽車的興起，鋰離子電池越來越受到人們的關(guān)注。全固態(tài)鋰離子薄膜電池由于具有較高的安全性和其他優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的重視。
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固體薄膜鋰離子電池簡(jiǎn)介
全固態(tài)薄膜鋰離子電池意味著電池結(jié)構(gòu)的所有組件都處于固態(tài)，而今天的傳統(tǒng)商用鋰離子電池是液態(tài)鋰離子電池，其中電解質(zhì)是液態(tài)溶液。具體來說，它是用固體電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池的液體電解質(zhì)和膜，固體電解質(zhì)一般是金屬鋰作為負(fù)極，也可以是石墨等復(fù)合材料。
薄膜固態(tài)鋰電池是在傳統(tǒng)鋰離子電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)鋰離子電池。其基本工作原理與傳統(tǒng)鋰離子電池相似，即鋰離子在充電過程中從正極膜中析出，通過電解液在負(fù)極膜中發(fā)生還原反應(yīng)。放電過程是相反的。
電解質(zhì)在薄膜固體鋰電池中起著重要的作用，它直接影響著薄膜電池的充放電率、循環(huán)壽命、自放電、安全性和高低溫性能。
在薄膜鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中，固態(tài)電解質(zhì)層代替了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解質(zhì)和膜。它是由致密的正極、電解液和負(fù)極薄膜疊加在基板上，在加工、電化學(xué)特性等方面有顯著差異。
薄膜固態(tài)鋰電池通常采用磁控濺射、脈沖激光沉積、熱蒸發(fā)等鍍膜方法，或化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠等合成方法來形成薄膜?；谏鲜鲋苽涔に?，薄膜全固態(tài)鋰電池的電極膜非常致密。與固體電池的多孔電極相比，可以有效提高電極材料的利用率。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池的特點(diǎn)
全固態(tài)薄膜鋰離子電池具有很高的安全性，其固體電解質(zhì)是不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不泄漏的，而且還克服了鋰枝晶現(xiàn)象，攜帶全固態(tài)鋰離子電池自燃的概率將大大降低。
一切固體鋰電池采用一個(gè)新的固態(tài)電解質(zhì)來取代當(dāng)前的有機(jī)電解液和分離器,高安全,體積能量密度高,適應(yīng)性廣,不同的新型高比能量電極系統(tǒng),可進(jìn)一步提高質(zhì)量能量密度,將權(quán)力的終極解決方案為下一代電池。
(1)安全性能高:無機(jī)固體電解質(zhì)材料不燃、不腐蝕、不揮發(fā)、無泄漏問題。與含可燃溶劑的液體電解質(zhì)相比，聚合物固體電解質(zhì)大大提高了電池的安全性。
(2)能量密度高:金屬鋰可作為固體鋰電池的負(fù)極，電池的能量密度有望達(dá)到300 ~ 400Wh/kg甚至更高;其電化學(xué)穩(wěn)定性窗口可達(dá)5V以上，可與高壓電極材料匹配，進(jìn)一步提高質(zhì)量能密度。
(3)循環(huán)壽命長(zhǎng):避免了SEI膜在充放電過程中液體電解質(zhì)的連續(xù)形成和生長(zhǎng)，避免鋰枝晶刺穿膜，大大提高了鋰金屬電池的循環(huán)和使用壽命。
(4)工作溫度范圍廣:全固態(tài)鋰離子電池具有良好的針刺和高溫穩(wěn)定性。如果全部使用無機(jī)固體電解質(zhì)，最高工作溫度預(yù)計(jì)達(dá)到300℃，以避免正極材料和陰極材料與電解質(zhì)在高溫下發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致熱失控。
(5)提高生產(chǎn)效率:不需要封裝液體，支持串行疊加排列和雙極機(jī)構(gòu)，可以減少電池組中的無效空間，提高生產(chǎn)效率。
基于以上特點(diǎn)，薄膜型固態(tài)鋰電池可以廣泛應(yīng)用于智能卡、電子標(biāo)簽、集成電路等領(lǐng)域，被認(rèn)為是微電子系統(tǒng)中唯一可用的能量d電源
