固態(tài)電池比鋰電池更安全、性能更高嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-16 15:41
點(diǎn)擊量：次
固態(tài)電池，即使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，而當(dāng)前市面上最常見(jiàn)的鋰離子電池通常是含有液態(tài)電解質(zhì)的。
和鋰離子電池相比，固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：能量密度大和安全性能好。
據(jù)中科院物理所研究員、固態(tài)離子學(xué)課題組組長(zhǎng)黃學(xué)杰介紹，固態(tài)鋰電池采用金屬鋰作為負(fù)極，固體無(wú)機(jī)或高分子材料作為電解質(zhì)，能量密度比采用同類(lèi)型正極材料的鋰電子電池高20%～30%。
除能量密度外，安全性是固態(tài)電池的更大優(yōu)勢(shì)。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所副研究員董衫木表示，目前液態(tài)鋰電池選擇使用的液態(tài)有機(jī)電解液易燃易爆，用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，是公認(rèn)可以提升鋰電池安全性能最為有效的方法之一。
據(jù)清華大學(xué)材料學(xué)院副教授李亮亮分析，固態(tài)電解質(zhì)不易燃，還不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)電解液，因此不帶腐蝕性，是解決電池安全性問(wèn)題的有效方法，也符合未來(lái)電池發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)較高的機(jī)械強(qiáng)度也能有效地抑制電池循環(huán)過(guò)程中鋰枝晶的刺穿，使鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用成為可能。
根據(jù)固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)的狀態(tài)，可以將固態(tài)電池分為全固態(tài)和半固態(tài)電池，前者的電解質(zhì)是純固態(tài)，但在電芯中有少量的液態(tài)電解質(zhì)，后者就是一半固態(tài)電解質(zhì)、一半液態(tài)電解質(zhì)，如前述的24M這家公司的產(chǎn)品。
雖然固態(tài)電池具有高安全性、高能量密度、循環(huán)次數(shù)高、相對(duì)較輕等特點(diǎn)，但界面阻抗大(電解質(zhì)跟材料界面是固—固狀態(tài)，不利于鋰離子傳輸)、快充難度大(高阻抗、低導(dǎo)電率導(dǎo)致內(nèi)阻大)、成本高等一系列問(wèn)題尚待解決。”勁邦資本合伙人王榮進(jìn)如此分析。
中科院青島生物能源與過(guò)程研究所研究員崔光磊認(rèn)為，現(xiàn)在的固態(tài)電池還停留在研發(fā)階段，主要是因?yàn)楣虘B(tài)電池存在容量衰減、內(nèi)阻增加、內(nèi)路短、熱失控、日歷等失效行為，降低了電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性和可靠性。
從實(shí)操的角度來(lái)看，清陶新能源材料研究院院長(zhǎng)何泓材認(rèn)為，固態(tài)電池研發(fā)和生產(chǎn)的挑戰(zhàn)主要在于：高離子導(dǎo)電率固態(tài)電解質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)、固體與固體之間的接觸界面高阻抗和穩(wěn)定性、固態(tài)電池特需設(shè)備的開(kāi)發(fā)等。只有對(duì)這些挑戰(zhàn)都找到解決方案，固態(tài)電池才能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。
