你知道固態(tài)鋰電池的研發(fā)嗎,全固態(tài)二次鋰電池的優(yōu)點有哪些?
你知道固態(tài)鋰電池的研發(fā)嗎,全固態(tài)二次鋰電池的優(yōu)點有哪些?固態(tài)二次鋰電池作為鋰電池的一種新形式,從根本上講具有鋰電池能量密度高的優(yōu)點。固態(tài)鋰電池因良好的安全性能、柔順性、能很好地抑制鋰枝晶現(xiàn)象等的優(yōu)勢,受到了廣泛的關(guān)注。固態(tài)鋰電池有望成為下一代鋰電池發(fā)展的重要方向。
固態(tài)鋰電池的研發(fā)
全固態(tài)鋰電池技術(shù)的核心就是電解質(zhì)材料。全固態(tài)鋰電池的電解質(zhì)材料很大程度上決定了固態(tài)鋰電池的各項性能參數(shù),如功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)材料類別,可以分為聚合物全固態(tài)鋰電池和無機物全固態(tài)鋰電池,不同類型的電解質(zhì)其性能具有較大的差異,根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的差別,全固態(tài)鋰電池又可分為薄膜型和大容量型。
固態(tài)鋰電池因未改變電池材料,只是通過改變電池結(jié)構(gòu),就能將儲能密度由300KWH/KG提升至900KWH/KG,同時還能提升電池使用安全性,據(jù)傳這一技術(shù)在歐美有望在2020年取得突破,屆時將徹底解決電動汽車續(xù)航里程和自燃兩個層面的行業(yè)焦慮。
從當(dāng)前能量密度持續(xù)提升的態(tài)勢及研發(fā)的進展來看,我國提出的2025年400Wh/kg的能量密度要求較高,正加速倒逼新型電池技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。目前,一些企業(yè)研發(fā)出的全固態(tài)鋰電池能量密度可達300-400Wh/kg,其有望成為作為下一代高能量密度動力和儲能電池技術(shù)的重要發(fā)展方向,全固態(tài)鋰電池的研發(fā)和應(yīng)用已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識。
相較于傳統(tǒng)鋰電池,固態(tài)鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化。全固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池一樣,包括電池各單元(正極、負極、電解質(zhì)),其工作原理與傳統(tǒng)鋰電池的原理相同。據(jù)介紹,目前量產(chǎn)的第一條生產(chǎn)線主要生產(chǎn)高能量密度固態(tài)鋰離子電池、大容量柔性固態(tài)電池、高安全性固態(tài)電池,另有6條生產(chǎn)線正在籌備中,力爭在2020年能夠滿足車企在動力電池方面的需求。
全固態(tài)二次鋰電池的優(yōu)點
固態(tài)電池是一種電池科技。與現(xiàn)今普遍使用的鋰離子電池和鋰聚合物電池不同的是,固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。固態(tài)鋰電池安全性及高能量密度的性能優(yōu)勢突出。固態(tài)鋰電池在繼承傳統(tǒng)鋰電池的優(yōu)點基礎(chǔ)上,安全性、能量密度等方面有了大幅進步。
與商用鋰離子電池相比,全固態(tài)鋰電池最突出的優(yōu)點是安全性。固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題,因而全固態(tài)電池具有固有安全性和更長的使用壽命。
能量密度是比容量和電池電壓的乘積。固態(tài)電解質(zhì)比有機電解液普遍具有更寬的電化學(xué)窗口,有利于進一步拓寬電池的電壓范圍。在發(fā)展大容量電極方面,固態(tài)電解質(zhì)能阻止鋰枝晶的生長,因而也就從根本上避免了電池的短路現(xiàn)象,使金屬鋰用作負極成為可能。
全固態(tài)二次鋰電池有望獲得更高的功率密度。固態(tài)電解質(zhì)以鋰離子作為單一載流子,不存在濃差極化,因而可工作在大電流條件,提高電池的功率密度。
固態(tài)材料內(nèi)在的高低溫穩(wěn)定性,為全固態(tài)鋰電池工作在更寬的溫度范圍提供了基本保證。
固態(tài)電解液解決了固體電解質(zhì)界面膜(SEI)的問題和鋰枝晶現(xiàn)象,大大提升了鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。
固態(tài)電池還具有結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)??烧{(diào)、設(shè)計彈性大等特點。固態(tài)電池既可以設(shè)計成厚度僅幾微米的薄膜電池,用于驅(qū)動微型電子器件,也可制成宏觀體型電池,用于驅(qū)動電動車、電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域,并且在這些應(yīng)用中,電池的形狀也可根據(jù)具體需求進行設(shè)計。
固態(tài)鋰電池的量產(chǎn),有助于推動鋰電池向小型化、微型化、柔性化發(fā)展,并重新定義鋰電池的形態(tài),打破傳統(tǒng)方方正正或圓柱的形態(tài),未來可以做成任何形狀的部件,提高空間使用效率。
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