固態(tài)電池，不一定是全都是固態(tài)電解質，還有一點液態(tài)，是液態(tài)與固態(tài)混合的，差別在于混合的比例是多少。真正的固態(tài)鋰離子電池，其電解質是固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質;所謂半固態(tài)，就是固態(tài)電解質、液態(tài)電解質各占一半，或者說電芯的一半是固態(tài)的、一半是液態(tài)的，所以還有準固態(tài)鋰電池，即主要為固態(tài)，少量是液態(tài)。

 

記者：全固態(tài)鋰電池有哪些特點特別是優(yōu)勢?為什么能引起全球動力電池產(chǎn)業(yè)的關注和投入研發(fā)?

 

歐陽明高：主要因素是它能解決目前困擾動力電池發(fā)展的兩大關鍵問題，即安全性差和能量密度低。全固態(tài)鋰電池有幾個潛在的技術優(yōu)勢，首先，它安全性高，由于采用高熱穩(wěn)定性的固態(tài)電解質，代替了易燃的常規(guī)有機溶劑電解液，電池燃燒問題可以得到有效解決。第二，能量密度高，由于金屬鋰的容量超高，基于相同正極時，固態(tài)金屬鋰電池與常規(guī)液態(tài)鋰離子電池相比，其能量密度可以得到大幅提升。需要說明的是，由于固體電解質密度和使用量高于液態(tài)電解質，在正負極材料相同時，全固態(tài)鋰電池優(yōu)勢不明顯。第三，正極材料選擇的范圍寬，因為全固態(tài)鋰電池可以直接采用金屬鋰為負極，不要求正極結構中必須含鋰，一些高容量的貧鋰態(tài)材料也可以作為正極;此外，無機固態(tài)電解質寬的電壓窗口也為高電壓正極材料的應用提供了可能。第四，系統(tǒng)比能量高，由于電解質無流動性，可以方便地通過內串聯(lián)組成高電壓單體，利于電池系統(tǒng)成組效率和能量密度的提高。

 

真正的全固態(tài)金屬鋰電池技術尚未成熟

 

記者：從您介紹的優(yōu)勢來看，全固態(tài)鋰電池能解決當前動力電池產(chǎn)品的不少不足之處。但它為何還沒有大規(guī)模應用于市場?主要存在哪些問題?您如何評價這類技術的整體發(fā)展水平?

 

歐陽明高：它的第一個問題是固態(tài)電解質材料的離子電導率偏低?，F(xiàn)在有三種固態(tài)電解質，一種是聚合物，一種是氧化物，一種是硫化物?，F(xiàn)在有用聚合物電解質的電池，搭載于法國的一些車輛上，它的問題就是需要加熱到60度，離子電導率才上來，電池才能正常工作。目前氧化物電解質一般比液態(tài)的還要低很多。只有硫化物固體電解質的一些指標接近液態(tài)電解質，比如豐田就是用硫化物的固體電解質，所以固體電解質主要的突破是在硫化物的固體電解質。

 

第二個問題就是固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結合是很容易的，滲透進去即可。但是固體和固體接觸性和穩(wěn)定性就是它的很大的一個問題。硫化物電解質雖然鋰離子導電率已經(jīng)提高，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。當然還有一個問題，就是制造成本偏高。

 

基于上述問題，特別是固態(tài)界面接觸性、穩(wěn)定性和金屬鋰的可充性問題，真正意義上的全固態(tài)金屬鋰電池技術，現(xiàn)在仍然還是不成熟的，還存在技術不確定性。目前展現(xiàn)出或者有突破的、有性能優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化前景的主要是固態(tài)鋰離子電池和固態(tài)聚合物鋰電池。