固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-26 12:47
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固體鋰電池的發(fā)展前景，固體鋰電池的優(yōu)勢(shì)。全固態(tài)鋰電池是未來(lái)一個(gè)重要的發(fā)展方向，這是業(yè)界的共識(shí)。固體鋰電池是未來(lái)很有前途的發(fā)展方向。但其技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟，各企業(yè)都在努力探索合適的制備技術(shù)。該領(lǐng)域的技術(shù)還不成熟，設(shè)備還處于探索階段。目前，只有固態(tài)電池可以小規(guī)模試制。
固體鋰電池的發(fā)展前景
從2020年到2025年，所有的固態(tài)鋰電池都將在汽車(chē)上批量生產(chǎn)。許多研究人員和企業(yè)認(rèn)為,相對(duì)于鋰鋰硫,空的,鋁和鎂電池和石墨烯電池不存在,全固態(tài)鋰電池是最潛在的候選人現(xiàn)有的高能量密度鋰離子電池技術(shù),其能量密度將2 ~ 5倍,現(xiàn)有的鋰離子電池,周期和使用壽命更長(zhǎng),比,具有更高的性能，本質(zhì)上可以解決現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的安全問(wèn)題。
固態(tài)鋰離子電池更早、更商業(yè)化、制造成本更低，而且可以使用現(xiàn)有的電網(wǎng)進(jìn)行充電，這使得它們比整個(gè)燃料電池加氫和氫氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)更便宜。
從液態(tài)電解質(zhì)到全固態(tài)鋰電池的發(fā)展是一個(gè)過(guò)程:電解質(zhì)的電解質(zhì)含量會(huì)逐漸下降，從開(kāi)始的凝膠電解質(zhì)(如PEO)體系逐漸向半固態(tài)發(fā)展，最后到真正的全固態(tài)電池。而在這一過(guò)程中，陰極材料的使用將不斷深化，前鋰陰極，乃至無(wú)數(shù)科學(xué)家多年來(lái)一直在探索的金屬鋰陰極將成為我們的最終目標(biāo)。在此過(guò)程中，電池的能量密度最終將達(dá)到350瓦時(shí)甚至500瓦時(shí)每公斤。
固體鋰電池將是未來(lái)電池發(fā)展的方向。固態(tài)鋰電池正在逐漸取代傳統(tǒng)的鋰電池。基于固態(tài)電池的安全性和能量密度的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池已經(jīng)成為未來(lái)鋰電池發(fā)展的必由之路。在新型化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，滿(mǎn)足高安全性、長(zhǎng)壽命鋰二次電池的發(fā)展需求，開(kāi)發(fā)大容量全固態(tài)鋰電池的前沿技術(shù)迫在眉睫。
電解質(zhì)材料是固體鋰離子電池技術(shù)的核心。電解質(zhì)材料在很大程度上決定了固體鋰電池的性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能和使用壽命。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全固態(tài)鋰離子電池最明顯的變化是電解質(zhì)從原來(lái)的電解質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)電解質(zhì)，大大減小了電池體積，提高了能量密度。
在固態(tài)電池的整體發(fā)展過(guò)程中，電解質(zhì)可能會(huì)經(jīng)歷從液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)到固態(tài)再到全固態(tài)的過(guò)程。在作者看來(lái),300 wh /公斤可以通過(guò)采用高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極在2020年之前,每公斤400 wh采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/金屬鋰負(fù)極電池在2025年之前,和500 wh /公斤用燃料/鋰硫/空氣電池在2030年之前。
固體鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
●固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)成本相對(duì)較低，易于重復(fù)使用，因此比其他便攜式能源更經(jīng)濟(jì)。
●傳統(tǒng)鋰電池，由于電解液是第一電解液，導(dǎo)致易燃、不穩(wěn)定、環(huán)保差，與傳統(tǒng)鋰電池相比，固體鋰電池在能量密度、安全性、環(huán)保性等方面具有更多的優(yōu)勢(shì)。
●全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)，不易燃、不腐蝕、不揮發(fā)，具有固有的安全性和更長(zhǎng)的使用壽命。
與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固體鋰電池具有明顯的優(yōu)勢(shì)
(1)安全性能高:常規(guī)鋰離子電池采用有機(jī)液體電解質(zhì)。當(dāng)電池發(fā)生過(guò)充、內(nèi)部短路等異常情況時(shí)，容易發(fā)熱，導(dǎo)致電解液膨脹、自燃甚至爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。然而，許多無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)材料是不燃、不腐蝕、不揮發(fā)的
