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(chēng)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(gè)字不能少、不能變的最簡(jiǎn)稱(chēng)呼。為了助于理解，歐陽(yáng)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(gè)概念。這個(gè)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(gè)需要區(qū)分的概念。所謂全固態(tài)金屬鋰電池，就是負(fù)極用的是鋰金屬，而我們現(xiàn)在負(fù)極大用的是碳或者硅碳或者鈦酸鋰。

 

　　歐陽(yáng)教授表示，全固態(tài)鋰電池的概念比鋰離子電池出現(xiàn)的更早。眾所周知，鋰離子電池只出現(xiàn)了25年左右，是日本人發(fā)明的，到現(xiàn)在25年，真正到車(chē)上用就10多年，所以很年輕但是進(jìn)步很快。早期所指的全固態(tài)鋰電池，都是指金屬鋰為負(fù)極的全固態(tài)金屬鋰電池，所以一說(shuō)全固態(tài)往往說(shuō)到這個(gè)，就是說(shuō)全固態(tài)的是以鋰金屬為負(fù)極的，這就是以前的概念。

 

　　針對(duì)全固態(tài)鋰電池，歐陽(yáng)教授總結(jié)了以下幾個(gè)潛在的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。首先就是安全性高，因?yàn)槿虘B(tài)鋰電池沒(méi)有有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)，因此不會(huì)引發(fā)電解液燃燒問(wèn)題;第其次就是能量密度高。當(dāng)然固態(tài)電解質(zhì)的密度和使用量高于液態(tài)電解質(zhì)，在正負(fù)極材料相同的時(shí)候，他的優(yōu)勢(shì)是不明顯的。但有了固態(tài)電解質(zhì)之后就沒(méi)有電解液泄漏問(wèn)題，所以它可以一片片全部疊起來(lái)，不像液態(tài)電解質(zhì)需要軟包包起來(lái)，這樣體積比能量就會(huì)高。第三，全固態(tài)鋰電池正極材料選擇的范圍寬，因?yàn)樨?fù)極是鋰金屬，正極不含鋰都可以。最后，全固態(tài)鋰電池電解質(zhì)的電壓窗口會(huì)更寬些，正極材料選擇范圍也就大，比能量也可以提高;此外，全固態(tài)鋰電池系統(tǒng)比能量高。由于電解質(zhì)無(wú)流動(dòng)性，可以方便地通過(guò)內(nèi)串聯(lián)組成高電壓?jiǎn)误w，利于電池系統(tǒng)成組效率和能量密度的提高。

 

四大問(wèn)題待解決，固態(tài)鋰離子電池發(fā)展可能性大

 

　　雖然擁有五大優(yōu)勢(shì)，全固態(tài)鋰電池也擁有四大問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題就是固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率偏低。歐陽(yáng)教授表示，現(xiàn)在有三種固態(tài)電解質(zhì)，一種是聚合物，一種是氧化物，一種是硫化物，聚合物電解質(zhì)。聚合物電池現(xiàn)在在法國(guó)有些車(chē)上用，它的問(wèn)題就是要加熱，電池要加熱到60度，離子電導(dǎo)率才上來(lái)，電池才能正常工作。目前氧化物電解質(zhì)一般比液態(tài)的還是要低很多。只有硫化物的固態(tài)電解質(zhì)現(xiàn)在跟液態(tài)的差不多，比如豐田就是用的這種硫化物的固態(tài)電解質(zhì)，所以固態(tài)電解質(zhì)是有突破的，主要的突破是在硫化物的固態(tài)電解質(zhì)。

 

　　第二個(gè)問(wèn)題就是固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差。液體跟固體結(jié)合是很容易的，滲透進(jìn)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(gè)問(wèn)題。硫化物電解質(zhì)雖然鋰離子導(dǎo)電率已經(jīng)提高了，但是仍然有界面接觸性和穩(wěn)定性問(wèn)題。第三個(gè)問(wèn)題是金屬鋰的可充性問(wèn)題。在固態(tài)電解質(zhì)中，鋰表面同樣存在粉化和枝晶生長(zhǎng)問(wèn)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(wèn)題。

 

　　基于上述問(wèn)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(wèn)題，真正意義上的全固態(tài)金屬鋰電池技術(shù)，現(xiàn)在仍然還是不成熟的，還存在技術(shù)不確定性。目前展現(xiàn)出或者有突破的，有性能優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)化前景的，主要是固態(tài)鋰離子電池。