固態(tài)電池究竟是何方神圣？有啥優(yōu)點(diǎn)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-01-15 17:07
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固態(tài)電池大多數(shù)時候指的是固態(tài)鋰電池。我們都知道傳統(tǒng)鋰電池，是由正極、隔膜、負(fù)極，再灌上電解液制造而成，而固態(tài)鋰電池，簡單來說就是電池里面沒有氣體、液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，用固態(tài)電解質(zhì)代替隔膜和電解液。
據(jù)悉，目前有三種主流固態(tài)電解質(zhì)，聚合物、氧化物、硫化物。而豐田所走的技術(shù)路線采用的固態(tài)電解質(zhì)便是硫化物，這種固態(tài)電解質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)都不錯，電導(dǎo)率較高，接近電解質(zhì)，而且界面較為穩(wěn)定。豐田在這條技術(shù)路線上積累了很多專利。
換上固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系也會發(fā)生改變，其中最關(guān)鍵的就是可以不用嵌鋰的石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰來做負(fù)極，這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，金屬鋰具有高達(dá)3860 mA·h/g 的理論比容量及3.04 V的超負(fù)電極電勢，是高比能電池的理想負(fù)極。
第一，能量密度更高。
大多數(shù)朋友之所以不愿意買電動車，就是因?yàn)閾?dān)心電池續(xù)航、充電、壽命和安全問題。
電池的續(xù)航能力，由電池的能量密度直接決定。這也是當(dāng)下大多數(shù)車企都采用三元鋰電池的原因，盡管磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池電池具有更好的安全性和更長的壽命，但是能量密度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及三元鋰電池，即便是比亞迪的刀片電池目前量產(chǎn)能達(dá)到的能量密度也僅為140Wh/kg，體積能量密度達(dá)到230Wh/L。
目前量產(chǎn)電動車使用的動力電池中能量密度最高是特斯拉使用的21700 NCA三元鋰電池，電芯的能量密度高達(dá)260Wh/kg，它的鎳鈷鋁比例為8:1.5:0.5，屬于"高鎳電池"。而業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為三元鋰電池的能量密度能夠達(dá)到300Wh/kg就到頭了。
固態(tài)電池有什么優(yōu)勢？
而固態(tài)電池由于材料體系的不同，其能量密度剛起步就達(dá)到了三元鋰電池的2倍以上，當(dāng)前者能量密度在300Wh/kg掙扎時，固態(tài)電池的能量密度能夠輕松突破400Wh/kg。
第二，安全性更高。
相信有許多朋友在看到現(xiàn)在各種造型前衛(wèi)的純電動車時，也有過心動的念頭，不過最后卻被那一次次觸目驚心的起火事故嚇退了。這確實(shí)是傳統(tǒng)鋰電池的短板，遭到磕碰或是隔膜質(zhì)量不佳、過度充電等原因，都有可能導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸，短路后能量瞬間釋放就會起火，據(jù)統(tǒng)計2019年新能源汽車自燃事故中，約86%采用的是三元鋰電池。
而固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，具有不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、也不存在漏液的特點(diǎn)，傳統(tǒng)鋰電面臨的各種安全問題，固態(tài)鋰電池都不存在。據(jù)說，即使在高溫下，也不會著火，而且就算把固態(tài)電池捅個千瘡百孔，它仍然可以工作。因而固態(tài)鋰電池的安全性更高。
第三，充電速度更快。
對于電動車目前所用的電池，大多數(shù)還是三元鋰電池，像是如今電動車的老大特斯拉便是用的這個。然而盡管特斯拉在電動車市場非常牛，不過它的充電時間還是無法與固態(tài)電池相比，這也是特斯拉一直的困擾。要知道的是，固態(tài)電池所需要的充電時間只要十分鐘，與市面上快充半小時才能達(dá)到80%相比，固態(tài)電池技術(shù)才是被廣泛認(rèn)為是未來電池技術(shù)的主要發(fā)展方向，也是純電動車型的主要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
第四，循環(huán)壽命會更長。
電池容易老化、不耐用，也是限制我們購買電動車一個原因。而固態(tài)電解質(zhì)可以避免液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中持續(xù)形成和生長鋰枝晶刺穿隔膜問題，可以大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。豐田表示，未來將做到電池在使用30年以上仍可保持90%以上的初始性能。這可不是吹牛，通過技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)。
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