固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-29 19:55
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固態(tài)電池發(fā)展于20世紀(jì)70年代，最早應(yīng)用于心臟起搏器。固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，是一種電池科技。固態(tài)電池具有不可燃、耐高溫、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)的特性。固態(tài)電池一般功率密度較低，能量密度較高。
優(yōu)點(diǎn)：
① 直接使用金屬鋰做負(fù)極，重量輕且能量密度高，保證車輛續(xù)航能力。傳統(tǒng)鋰電池能量密度一般為200KW/kg,而固態(tài)電池能量密度可達(dá)400KW/kg.
② 固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)隔膜和電解液，電池厚度薄，體積小，質(zhì)量輕。
③ 固態(tài)電池具有極好的柔韌性前景，可以保證其電池性能不衰退。
④ 固態(tài)電解質(zhì)不燃燒，耐潮濕，電池安全系數(shù)比傳統(tǒng)鋰離子電池高。
缺點(diǎn)：生產(chǎn)成本高以及技術(shù)研發(fā)困難
傳統(tǒng)鋰電池使用液體電解質(zhì)，液體電解質(zhì)易燃、易爆、易揮發(fā)，在受到外部撞擊或者其他極端情況時(shí)，就會(huì)發(fā)生電池短路，起火燃燒的現(xiàn)象。
新能源汽車國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟8月公布的《新能源汽車國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報(bào)告》顯示，自5月起，新能源汽車國(guó)家監(jiān)管平臺(tái)共發(fā)現(xiàn)79起安全事故，58%的車輛起火原因是電池問(wèn)題，86%的涉事車輛使用三元鋰電池。市場(chǎng)上目前最常見(jiàn)的是三元鋰和磷酸鐵鋰電池，但由于成本控制、安全、原材料渠道以及補(bǔ)貼政策的退坡等方面的原因，已無(wú)法滿足當(dāng)下新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。
優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品量產(chǎn)大。
缺點(diǎn)：安全系數(shù)低，容易爆炸，能量密度局限性大。
從上面的比較中可以看出，固態(tài)電池在成本以及技術(shù)方面的問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了固態(tài)電池的發(fā)展，而鋰電池在汽車發(fā)展中導(dǎo)致的車輛起火問(wèn)題也嚴(yán)重影響了鋰電池的發(fā)展，雖然固態(tài)電池遭遇了瓶頸，但是在未來(lái)的時(shí)間里，可以攻克這個(gè)問(wèn)題，然而鋰電池的問(wèn)題最終會(huì)導(dǎo)致它被市場(chǎng)所淘汰。
固態(tài)電池發(fā)展阻力
技術(shù)困難：
固態(tài)電池在固態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率、內(nèi)阻界面阻抗及相容性上存在著問(wèn)題，因而固態(tài)電池短時(shí)間內(nèi)不能量產(chǎn)應(yīng)用于市場(chǎng)。
① 固態(tài)電解質(zhì)材料限制大，電池整體阻抗和倍率性能低。固體電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心，目前應(yīng)用的固態(tài)電解質(zhì)有三種體系：聚合物、氧化物、硫化物。這三種固態(tài)電解質(zhì)材料各有優(yōu)勢(shì)，然而他們共同的缺點(diǎn)是：低離子電導(dǎo)率。低離子電導(dǎo)率會(huì)阻礙鋰離子在電池正負(fù)極之間的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致鋰離子傳輸速度和效率降低，在高倍率大電流下運(yùn)動(dòng)能力變差，電池能量密度和功率密度都將下降。
② 固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間以固/固界面的方式接觸，接觸面積小，界面阻抗大，電池循環(huán)壽命、倍率性能差，導(dǎo)致充電速度緩慢。
③ 目前，針對(duì)無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的測(cè)試顯示，大部分固體電解質(zhì)機(jī)械性能相對(duì)較差，易破碎開(kāi)裂，導(dǎo)致電池短路，發(fā)生泄漏。
成本昂貴：
毋庸置疑，固態(tài)電池成本是十分昂貴的，這與固態(tài)電解質(zhì)材料有很大關(guān)系，具有良好性能的材料成本昂貴，而成本可接受的材料的導(dǎo)電度與穩(wěn)定性較差。目前市場(chǎng)上的傳統(tǒng)鋰電池成本大約在200-300美元/千瓦時(shí)，而生產(chǎn)滿足智能手機(jī)供電需要的固態(tài)電池成本則需要1.5萬(wàn)美元(按現(xiàn)有技術(shù)條件)，那么可想而知生產(chǎn)滿足新能源汽車供電的固態(tài)電池成本為多少，據(jù)估算(按現(xiàn)有技術(shù)條件)成本費(fèi)用約為9000萬(wàn)美元。
