全固態(tài)鋰電池是什么?全固態(tài)鋰電池技術發(fā)展

來源：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)鋰電池技術發(fā)展。近期學術界、產業(yè)界對全固態(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力之一是安全性。電池安全性對于所有應用領域的重要性都排在第一位。電池安全性的核心問題是防止熱失控和熱擴散。

　　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)間內所使用的電極和電解質材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)組分的鋰電池，所以我們全稱是“全固態(tài)電解質鋰電池”。根據其是否可以反復充放，可進一步分成全固態(tài)鋰一次電池和全固態(tài)鋰二次電池，一次電池其實已經有用的。

　　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，這兩個概念又要區(qū)別，所謂全固態(tài)金屬鋰電池的負極用的是鋰金屬，目前在用的動力電池的負極多為碳、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，很年輕但是進步很快。早期所指的全固態(tài)鋰電池，都是以金屬鋰為負極的全固態(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

　　1）安全性好，電解質無腐蝕，不可燃，也不存在漏液問題；

　　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，力學性能好，有效抑制鋰單質直徑生長造成的短路問題，使得可以選用理論容量更高的電極材料，比如鋰單質做負極；固態(tài)電解質的電壓窗口更寬，可以使用電位更高的材料做正極而不惜擔心電解質分解問題；

　　4）固態(tài)電解質支持電芯薄膜化設計，最小可以達到幾個納米，拓寬了鋰電池的應用范圍，并且使得電池自帶柔性成為可能。

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

　　全固態(tài)鋰電池技術發(fā)展

　　根據近期流傳的技術趨勢預測，全固態(tài)鋰電池，可能在2030年之前實現固態(tài)電解質技術突破，單體能量密度超過500Wh/kg的目標，并且達到量產能力。

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

　　全固態(tài)鋰電池的高溫熱失控和高溫循環(huán)特性明顯優(yōu)于液態(tài)電解質的電芯，則在模塊和系統(tǒng)層面，通過電源管理、熱管理系統(tǒng)，還可以進一步防止電芯熱失控和熱擴散，相對于液態(tài)電解質電芯，絕熱防護材料可以更好的應用在模塊和系統(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)電解質后，鋰離子電池的適用材料體系也會發(fā)生改變，可以使用金屬鋰來做負極取代石墨負極這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度有明顯提高。

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