初步認(rèn)識全固態(tài)鋰電池
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-18 14:45
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根據(jù)目前流通的最新技術(shù)趨勢，到2030年，固態(tài)鋰電池有望實現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)的突破，單個電池的能量密度將超過500Wh/kg的指標(biāo)，并達到量產(chǎn)能力。今天的重點是全固態(tài)鋰電解電池。
鋰電池類型
鋰電池的分類方法,更重要的是,可以根據(jù)正極材料類型不同,負(fù)極材料類型不同,電解液類型差異等等,我們常說三元材料仍然是磷酸亞鐵鋰或鋰錳酸,是根據(jù)正極材料不同的結(jié)果。在目前鋰電池的發(fā)展階段，鋰電池的性能差異主要表現(xiàn)在正極材料的差異上，所以人們習(xí)慣用正極材料的名稱來命名一條技術(shù)路線。
在未來的兩年里，高鎳三元將成為最有可能量產(chǎn)的一條技術(shù)路線，而在鎳含量上的差異，又成為該技術(shù)路線的名稱，即622,811，這是鎳鈷錳在三元正極材料中的比例。這仍然是一個參考積極的物質(zhì)差異。
根據(jù)歐陽明高最近對技術(shù)路線的猜測，高鎳電池的能量密度有望達到400Wh/kg。固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池的液態(tài)電解液相比，電解液是一種純固體材料，具有很高的導(dǎo)電性，是電解液形狀的一種命名方法。
與固態(tài)電池平行的另外兩種技術(shù)途徑應(yīng)該被稱為液態(tài)電解質(zhì)鋰電池和半固態(tài)電解質(zhì)鋰電池。液態(tài)電解質(zhì)鋰電池，傳統(tǒng)的名稱為三元，磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰都是液態(tài)電解質(zhì)鋰電池的標(biāo)度。半固態(tài)電解質(zhì)，是介于固態(tài)和液態(tài)之間的電解質(zhì)，目前常用的材料是聚合物電解質(zhì)，在室溫下為凝膠態(tài)。
2. 全固態(tài)鋰電池的優(yōu)缺點
的優(yōu)勢
1)安全性好，無電解液腐蝕，不易燃，無泄漏問題;
2)高溫穩(wěn)定性好，能在60℃-120℃之間工作;
3)更高的能量密度。固體電解質(zhì)，具有良好的機械性能，有利于抑制短路問題所形成的鋰元素直徑的增長，使電極材料的選擇具有較高的理論容量，如鋰元素作為負(fù)極;固體電解質(zhì)的電壓窗更寬，正電極可以由電位更高的材料制成，而不必?fù)?dān)心電解質(zhì)的分化。
4)固體電解質(zhì)支持的電池薄膜規(guī)劃，其最小可達到幾個納米，拓寬了鋰電池的使用規(guī)模，使電池的柔性成為可能。
5)正負(fù)極可采用充放電過程中阻力大、體積變化大的材料制成。薄膜正極和負(fù)極材料只需要良好的成膜性能。
缺陷
1)當(dāng)溫度較低時，內(nèi)阻較大;
2)材料電導(dǎo)率不高，功率密度難以提升;
3)大容量單體制作困難;
4)大規(guī)模生產(chǎn)正負(fù)電極成膜技術(shù)仍處于交會火力研究階段。
全固態(tài)鋰電池組件
全固態(tài)鋰電池主要由膜陰極、膜陽極和固體電解質(zhì)組成。薄膜材料可選用多種材料。
3.1膜負(fù)極
薄膜負(fù)極材料主要分為鋰金屬和金屬化合物、氮化物和氧化物。
金屬鋰是最具代表性的薄膜陰極材料。其理論容量可達3600mAh/g，金屬鋰非常逼真，其熔點僅為180℃，非常簡單且與水和氧氣混響，電池生產(chǎn)技術(shù)中許多溫度較高的焊接方法都不直接用于金屬鋰陰極電池的生產(chǎn)。
鋰合金材料不僅具有較高的理論比容量，而且可以降低鋰的電化學(xué)活性。常見的鋰金屬化合物有LixSi、LixAl、LixPb等。但是在充放電過程中，鋰化合物的體積發(fā)生了很大的變化，簡單地構(gòu)成了晶格結(jié)構(gòu)的坍塌。
