關(guān)于固態(tài)鋰離子電池的知識介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2021-09-24 13:53
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所謂“全固態(tài)鋰電池”是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)組份的鋰電池，全稱是“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”。因此，全固態(tài)鋰電池，已經(jīng)是一個字不能少、不能變的最簡稱呼。為了助于理解，歐陽教授舉例表示，這就像“全固態(tài)”跟“固態(tài)”是不一樣的，“鋰電池”和“鋰離子電池”不是一個概念。這個全固態(tài)鋰電池又分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池，一次電池已經(jīng)有所應(yīng)用。而全固態(tài)鋰二次電池又分成全固態(tài)鋰離子電池和鋰金屬電池，這又是兩個需要區(qū)分的概念。
所謂的固態(tài)鋰離子電池就是不管電極和電解液都是固態(tài)形式的。目前市面上普遍使用的鋰離子電池都是采用液態(tài)或者聚合物電解質(zhì)材料的。
將固體鋰薄膜二次電池按照陽極、電解液、陰極的順序在基底上制備成薄膜，封裝成電池。在制備過程中，要使用相應(yīng)的技術(shù)來制備電池的各個薄膜層。一般來說，負極多采用金屬鋰，采用真空熱沉積（VD）技術(shù)制備。電解液和正極包括氧化物負極可以采用多種濺射技術(shù)，如射頻濺射（RFS）、射頻磁控濺射（RFMS）等。
液體跟固體結(jié)合是很容易的，滲透進去。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就不是太好了，這是它很大的一個問題。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導電率已經(jīng)提高了，但是仍然有界面接觸性和穩(wěn)定性問題。第三個問題是金屬鋰的可充性問題。在固態(tài)電解質(zhì)中，鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長問題。其循環(huán)性，甚至安全性等還需要研究。此外，制造成本偏高也是其發(fā)展的一大問題。
當然，固態(tài)電池目前也面臨著一些開發(fā)的問題，其中最大的就是本身的電導率與液態(tài)電解質(zhì)還具有非常大的差距。此外，固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面穩(wěn)定性也是需要解決的問題之一。
在制備工藝上，由于目前的固態(tài)電解質(zhì)膜彈性較差，固態(tài)電池組裝比纏繞工藝更傾向于分層，但細分工藝未知。在制造設(shè)備方面，固態(tài)電池雖然與傳統(tǒng)的鋰離子電池有很大的不同，但除了在涂裝、包裝等過程中要定制設(shè)備，制造環(huán)境要在要求更高的干燥室中進行外，并沒有本質(zhì)的不同。
固態(tài)電解質(zhì)主要分類為兩種，無機電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)材料。
評價固態(tài)電解質(zhì)的一些參數(shù)主要包括：高的離子導電性、低的離子面積比電阻、高的電子面積比電阻、高的離子選擇性、寬的電化學穩(wěn)定窗口、好的化學兼容性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的機械性能、簡單的制備過程、價格低廉、易整合和環(huán)境友好。
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