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全固態(tài)薄膜鋰電池研究進(jìn)展,薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點(diǎn)

來源:存能電氣  日期:2019-10-30 10:35  瀏覽量:

  全固態(tài)薄膜鋰電池研究進(jìn)展,薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點(diǎn)。采用固態(tài)電解質(zhì)替代有機(jī)液態(tài)電解液,制備全固態(tài)鋰電池是解決當(dāng)前鋰離子電池安全問題的根本途徑。薄膜型全固態(tài)鋰電池是在傳統(tǒng)鋰離子電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。

  全固態(tài)薄膜鋰電池研究進(jìn)展

鋰電池.jpg

  薄膜鋰電池的關(guān)鍵材料主要包括正極膜、電解質(zhì)膜以及負(fù)極膜。在薄膜型全固態(tài)鋰電池中,電解質(zhì)起著至關(guān)重要的作用,直接影響到薄膜電池的充放電倍率、循環(huán)壽命、自放電、安全性以及高低溫性能。因此,固態(tài)電解質(zhì)薄膜要求具有高的離子電導(dǎo)率、低的電子電導(dǎo)率、寬的電位窗口以及較好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。

  我國的薄膜型全固態(tài)鋰電池的研究與商業(yè)化起步相對較晚。近年來,薄膜型全固態(tài)鋰電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有加快的趨勢,其對應(yīng)的應(yīng)用市場也在逐步擴(kuò)大。三維薄膜鋰電池的研究仍處于初期階段,大部分研究還處在概念設(shè)計(jì)、電極制備的狀態(tài),完整的三維薄膜鋰電池報(bào)道極少。對于用金屬鋰做負(fù)極的全固態(tài)薄膜鋰電池而言,正極材料三維納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建尤為重要,其性能直接決定了全電池的性能。然而,三維正極材料構(gòu)建上的困難一直制約著三維固態(tài)薄膜電池的研究與發(fā)展。

  固態(tài)的鋰電池能夠制備柔性與薄膜電池,在3C產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用更為快速,此外熱穩(wěn)定性的提高加速薄膜型鋰電在特種應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用,如可植入式和智能醫(yī)療設(shè)備、無線傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域有潛在巨大市場。

  我國的薄膜型全固態(tài)鋰電池技術(shù)成熟度與國際相比仍存在較大的差距,具體表現(xiàn)為:

 ?、傥覈鴮Ρ∧ば腿虘B(tài)鋰電池的關(guān)鍵材料體系研究開發(fā)起步較晚,并且在薄膜電池的大規(guī)模制備、電池組的設(shè)計(jì)制造、電池密封保護(hù)層、封裝技術(shù)、失效機(jī)制、性能評估標(biāo)準(zhǔn)等方面也缺乏系統(tǒng)的研究;

 ?、谠诒∧る姵刂苽浔匦璧恼婵斟兡ぴO(shè)備等硬件方面以及必需的濺射靶材等原材料方面,我國與美國應(yīng)用材料公司、日本愛發(fā)科等國際企業(yè)相比缺乏相關(guān)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),公開報(bào)道的資料極少;

 ?、墼诒∧る姵貞?yīng)用方面,Cymbet等國外企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了薄膜型全固態(tài)鋰電池在微型電子設(shè)備上的應(yīng)用,而國內(nèi)暫無可售的薄膜電池產(chǎn)品,在商業(yè)化應(yīng)用方面也尚無公開報(bào)道。

  因此,探索高效、低成本的正極厚膜制備技術(shù)是薄膜型全固態(tài)鋰電池未來進(jìn)一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著研究的不斷深入和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),相信薄膜型全固態(tài)鋰電池的單體電池容量和能量密度將不斷提高,制造成本不斷降低,在未來二次電池市場中占有重要的一席之地。

  薄膜型全固態(tài)鋰電池的特點(diǎn)

  薄膜型全固態(tài)鋰電池具有完美的電極/電解質(zhì)固-固界面,可以有效解決當(dāng)前商用鋰離子電池的安全性問題,并具有超長的循環(huán)壽命、較寬的使用溫度范圍、較低的自放電率等優(yōu)點(diǎn),相比體型固態(tài)鋰電池性能優(yōu)越,受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

  薄膜型全固態(tài)鋰電池可以在更為苛刻的環(huán)境下使用,如耐高低溫能力更強(qiáng),在低溫-40℃、高溫150℃下性能良好,從而可用于半導(dǎo)體工業(yè)中的高溫探測器、石油勘探和空間探測。

  薄膜電極電勢均一,電極局域過充、過放電的風(fēng)險(xiǎn)小。

  總結(jié):薄膜型全固態(tài)鋰電池經(jīng)過多年的發(fā)展,表現(xiàn)出優(yōu)越的安全性、穩(wěn)定性和電化學(xué)性能,已經(jīng)成為新一代微電子器件不可替代的微型電源。全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點(diǎn),即固態(tài)電解質(zhì)的使用有助于提高鋰電池安全性。

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