固態(tài)鋰電池發(fā)展前景如何
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-28 15:13
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2020~2025年全固態(tài)鋰電池將量產(chǎn)上車。許多研究者和企業(yè)認(rèn)為，相對(duì)于鋰硫、鋰空、鋁、鎂電池以及并不存在的石墨烯電池，全固態(tài)金屬鋰電池是最具潛力的替代現(xiàn)有高能量密度鋰離子電池的候選技術(shù)，其能量密度有望是現(xiàn)有鋰離子電池的2～5倍，循環(huán)性和服役壽命更長(zhǎng)，倍率性能更高，并可能從本質(zhì)上解決現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的安全性問題。
固態(tài)鋰電池起步早，商業(yè)化程度更高，整車成本也更低，且充電可以利用現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)，相比燃料電池整個(gè)加氫和供氫的配套網(wǎng)絡(luò)都要從頭建設(shè)，成本也要更低。
從液態(tài)電解質(zhì)到全固態(tài)鋰電池的發(fā)展是要經(jīng)歷一個(gè)過程的：電解質(zhì)中的電解液含量將逐步下降，從開始的凝膠電解質(zhì)(如PEO)體系逐漸向半固態(tài)發(fā)展，最終過渡到真正的全固態(tài)電池。而在這一過程中，使用的負(fù)極材料也將不斷深化，預(yù)鋰化負(fù)極，乃至無數(shù)科學(xué)家們已經(jīng)探索多年的鋰金屬負(fù)極將成為我們的最終目標(biāo)。在此過程中，電池的能量密度才能最終達(dá)到350，乃至500Wh/kg的愿景。
固態(tài)鋰電池將是未來電池發(fā)展的方向。固態(tài)鋰電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰電池漸行漸近，基于安全和能量密度上的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)電池已成為未來鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。新型化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω甙踩浴㈤L(zhǎng)壽命鋰二次電池的發(fā)展需求，發(fā)展大容量全固態(tài)鋰電池前沿技術(shù)刻不容緩。
電解質(zhì)材料是全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)的核心，電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項(xiàng)性能參數(shù)，如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。相對(duì)于傳統(tǒng)的鋰離子電池，全固態(tài)鋰離子電池最明顯的變化是其電解質(zhì)由原來的電解液變?yōu)榱斯虘B(tài)的電解質(zhì)，使得電池體積大大降低，能量密度也得到提升。
總體來看固態(tài)電池的發(fā)展，電解質(zhì)可能遵循從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)的路徑發(fā)展，最后到全固態(tài)。筆者認(rèn)為，2020年前采用高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg。
