全固態(tài)鋰電池是什么?全固態(tài)鋰電池技術(shù)發(fā)展

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-08-06 10:11  瀏覽量：次

　　全固態(tài)鋰電池是什么？全固態(tài)鋰電池技術(shù)發(fā)展。近期學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界對(duì)全固態(tài)鋰電池給予了厚望。發(fā)展全固態(tài)鋰電池最重要的推動(dòng)力之一是安全性。電池安全性對(duì)于所有應(yīng)用領(lǐng)域的重要性都排在第一位。電池安全性的核心問(wèn)題是防止熱失控和熱擴(kuò)散。

　　全固態(tài)鋰電池是什么？

　　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)組分的鋰電池，所以我們?nèi)Q是“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”。根據(jù)其是否可以反復(fù)充放，可進(jìn)一步分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池，一次電池其實(shí)已經(jīng)有用的。

　　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，這兩個(gè)概念又要區(qū)別，所謂全固態(tài)金屬鋰電池的負(fù)極用的是鋰金屬，目前在用的動(dòng)力電池的負(fù)極多為碳、硅碳或者鈦酸鋰。全固態(tài)鋰電池的概念比鋰離子電池出現(xiàn)得更早，鋰離子電池只有25年左右的歷史，是日本人發(fā)明的，真正用于車上也就10多年，很年輕但是進(jìn)步很快。早期所指的全固態(tài)鋰電池，都是以金屬鋰為負(fù)極的全固態(tài)金屬鋰電池。這就是以前的概念。

　　全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點(diǎn)

　　1）安全性好，電解質(zhì)無(wú)腐蝕，不可燃，也不存在漏液?jiǎn)栴}；

　　2）高溫穩(wěn)定性好，可以在60℃-120℃之間工作；

　　3）有望獲得更高的能量密度。固態(tài)電解液，力學(xué)性能好，有效抑制鋰單質(zhì)直徑生長(zhǎng)造成的短路問(wèn)題，使得可以選用理論容量更高的電極材料，比如鋰單質(zhì)做負(fù)極；固態(tài)電解質(zhì)的電壓窗口更寬，可以使用電位更高的材料做正極而不惜擔(dān)心電解質(zhì)分解問(wèn)題；

　　4）固態(tài)電解質(zhì)支持電芯薄膜化設(shè)計(jì)，最小可以達(dá)到幾個(gè)納米，拓寬了鋰電池的應(yīng)用范圍，并且使得電池自帶柔性成為可能。

　　5）可以選用電阻較大、充放電過(guò)程體積變化比較大的材料做正負(fù)極，薄膜化的正負(fù)極材料，只要成膜性能好，即使材料電阻偏大，只要足夠薄以后，依然不會(huì)給電池特性帶來(lái)明顯影響。

　　全固態(tài)鋰電池技術(shù)發(fā)展

　　根據(jù)近期流傳的技術(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，全固態(tài)鋰電池，可能在2030年之前實(shí)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)突破，單體能量密度超過(guò)500Wh/kg的目標(biāo)，并且達(dá)到量產(chǎn)能力。

　　全固態(tài)金屬鋰電池是最具潛力的替代現(xiàn)有高能量密度鋰離子電池的候選技術(shù)，其能量密度有望是現(xiàn)有鋰離子電池的2～5倍，循環(huán)性和服役壽命更長(zhǎng)，倍率性能更高，并可能從本質(zhì)上解決現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的安全性問(wèn)題。

　　全固態(tài)鋰電池的高溫?zé)崾Э睾透邷匮h(huán)特性明顯優(yōu)于液態(tài)電解質(zhì)的電芯，則在模塊和系統(tǒng)層面，通過(guò)電源管理、熱管理系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步防止電芯熱失控和熱擴(kuò)散，相對(duì)于液態(tài)電解質(zhì)電芯，絕熱防護(hù)材料可以更好的應(yīng)用在模塊和系統(tǒng)中，而不是像目前這樣，兼顧散熱和絕熱。

　　全固態(tài)電池輕便，能量密度高。使用了全固態(tài)電解質(zhì)后，鋰離子電池的適用材料體系也會(huì)發(fā)生改變，可以使用金屬鋰來(lái)做負(fù)極取代石墨負(fù)極這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量，使得整個(gè)電池的能量密度有明顯提高。

　　總結(jié)：固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池相比具有更高的能量密度，同時(shí)擁有更大的功率和更長(zhǎng)的使用時(shí)間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢(shì)。