固態(tài)鋰電池有哪些突出優(yōu)勢？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-28 20:46
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能源安全功能不斷完善，固體鋰電池優(yōu)勢突出
固體鋰電池有望成為下一代鋰電池的重要發(fā)展方向。各國為了結(jié)束既定的高能量密度政策，正在積極開展鋰硫電池、鋰空氣電池、或鋰金屬電池等電池的先鋒研究。根據(jù)當(dāng)時(shí)能量密度發(fā)展的趨勢和發(fā)展的進(jìn)程，中國提出的2025年400Wh/kg的能量密度偏高，加速了新電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。目前，部分企業(yè)研發(fā)的全固態(tài)鋰電池能量密度可達(dá)300-400wh /kg，有望成為下一代高能密度電源和儲能電池技術(shù)的重要發(fā)展方向。全固態(tài)鋰電池的開發(fā)和應(yīng)用已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的共識。
固態(tài)鋰電池在電解質(zhì)固態(tài)方面不同于傳統(tǒng)鋰電池。全固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池相同，包括電池芯(正極、負(fù)極、電解液)，其工作原理與傳統(tǒng)鋰電池相同。
電解質(zhì),固態(tài)鋰電池和聚合物,無機(jī)固體電解質(zhì)取代傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池(有機(jī)電解液),當(dāng)主含硫的——LISICON硫化物和氧化物,和硼氫化鋰聚合物固體電解質(zhì),如不同的中心,因?yàn)椴町?電解質(zhì)鹽和疏遠(yuǎn)和黏接劑和其他化學(xué)物質(zhì),不再使用,全固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)大大簡化?，F(xiàn)在的電解質(zhì)研究首先滿足于高導(dǎo)電率的復(fù)合電解質(zhì)的發(fā)展。
在正極方面，在以往的研究中，LiCoO2主要用作固態(tài)鋰電池的正極材料。此外，還有LiFePO4、LiMn2O4、三元材料等傳統(tǒng)氧化物正極，也可與高壓氧化物正極、高容量硫化物正極兼容。正電極的研究方向?qū)⒓性谪?fù)電極的界面阻抗、正向大功率放電功能，如原位表面處理等方面。
在陽極方面，除石墨陽極外，固態(tài)鋰電池還在開發(fā)和應(yīng)用一系列高功能陽極材料，包括金屬鋰(鋰- In合金)、碳基(碳基、硅基、錫基)、氧化物陽極材料等。
固體鋰電池具有良好的安全性和高能量密度。固態(tài)鋰電池繼承了傳統(tǒng)鋰電池的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了其安全性和能量密度。
1)安全性高:與傳統(tǒng)鋰電池相比，全固態(tài)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全。液體電解質(zhì)是易燃易爆的，鋰枝晶在充放電過程中的生長只會穿透空隙，造成電池短路，構(gòu)成安全隱患。固體電解質(zhì)不燃燒，不腐蝕，不揮發(fā)，不存在泄漏問題，也克服了鋰枝晶現(xiàn)象，所以全固態(tài)電池具有很高的安全性。
2)能量密度增加:首先，電壓通道的增加會增加電池的能量密度。有機(jī)電解質(zhì)的電化學(xué)窗口有限，難以與鋰金屬陰極和新開發(fā)的高電位負(fù)極材料相兼容。而固體電解質(zhì)比有機(jī)電解質(zhì)具有更寬的電化學(xué)窗口，這有利于進(jìn)一步提高電池的能量密度。第二，固體電解質(zhì)可以隔離鋰枝晶的生長，極大地改善了材料應(yīng)用的系統(tǒng)規(guī)劃，為更高能量密度空間的鋰電池新技術(shù)奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在所有的固體鋰電池都可以提供高達(dá)300-400wh /kg的能量密度。
3)增強(qiáng)循環(huán)功能:液體電解質(zhì)在充放電過程中與鋰離子發(fā)生不可逆反應(yīng)，形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI)，導(dǎo)致活性物質(zhì)和電解質(zhì)的損失，降低庫侖功率。固體電解質(zhì)解決了固體電解質(zhì)界面膜(SEI)和鋰枝晶現(xiàn)象，大大提高了鋰電池的循環(huán)和使用壽命。
4)適用規(guī)劃擴(kuò)展:固體電解質(zhì)給予固體鋰電池緊湊的結(jié)構(gòu)
