鋰電池廠家詳解全固態鋰電池技術和發展前途

來源：存能電氣  日期：2019-10-15 10:32  瀏覽量：次

　　鋰電池廠家詳解全固態鋰電池技術和發展前途。在化學儲能研究領域當中，雖然全固態鋰電池的出現時間比較晚，但相比于其他的電池，全固態鋰電池的重量更輕、比能量和比功率相對比較高并且具有較長的使用周期，因此迅速受到人們的關注并成為電化學儲能技術領域中一顆冉冉升起的“新星”。下面鋰電池廠家詳解全固態鋰電池技術和發展前途。

　　全固態鋰電池技術

　　固態電池是一種使用固體正負極和固體電解質，不含有任何液體，所有材料都由固態材料組成的電池。相比于以往普通的鋰離子電池，全固態鋰電池不僅結構更加簡單，僅僅只有正負極和固態電解質共同組合而成，同時在使用譬如硫化物等全無機類材料以及PEO基等高分子聚合物材料作為電解質之下，大大提升了電池的安全性和能量密度，具有良好的高溫適應發性，徹底解決了以往鋰離子充電電池因高溫條件下電解液容易出現揮發甚至爆炸的問題，電池的循環壽命也得到有效延長。在全固態鋰電池的充電過程中，鋰離子將從電池正極的活性物質晶格中脫碳，在固體電解質的幫助下實現向負極的遷移，外電路則負責實現電子向負極的遷移，在負極處二者相互整合成為鋰原子等物質之后將被嵌入到負極材料當中。

　　全固態鋰電池優勢

　　優勢之一：輕——能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的電解液/質更少、更薄；然后固態電解質大多數擁有較寬的電化學窗口，因此其可以兼容更多高電壓正極材料；不僅如此，全固態電池良好的安全性、高電壓化還可以讓電池管理系統BMS更為簡化，因此最后裝車的電池系統能量密度可以提高。

　　優勢之二：薄——體積小。小體積/高的體積能量密度的電池對于消費電子品的重要性無需多言，而對于動力電池來說，相對緊湊的體積仍然是非常重要的。在傳統鋰離子電池中，隔膜和電解液加起來占據了電池中近40%的體積和25%的質量，而使用全固態體系，有望將這一部分的占比降低。

　　優勢之三：更安全，可靠性更優。消費電子產品電池用量很少，但是一個手機爆炸事件就讓大家議論紛紛。我國近年來的電動汽車方面的政策已經逐漸明朗化，要求提升動力電池能量密度，然而在電池高能量密度化，同時要求倍率性能提升背景下，對于電池安全性能的要求只會越來越苛刻。固態電池有望從根本上解決鋰枝晶生成、電極材料與電解液存在復雜反應等一系列問題，這樣可以明顯提升電池服役壽命和使用過程中的可靠性，因此十分重要。

　　全固態鋰電池發展前途

　　目前新能源汽車的發展已經明確上升到國家戰略層面，其中動力電池是新能源汽車最關鍵的核心部件，其關鍵程度可見一斑。在各國政策的引領下，一場全球范圍內的全固態鋰二次電池技術競賽已經開啟，預計混合固液鋰二次電池2020年有望率先進入終端市場，全固態鋰二次電池2022年開始進入終端市場，最后隨著循環性、倍率、高低溫、安全性等綜合技術指標的提升，逐漸進入電動汽車市場，而蜂擁而至的研究機構和企業聯盟有可能將全固態鋰二次電池的面世時間提前。

　　正是鋰電池在動力應用方面的突破與實踐，特別是新能源汽車的推廣與應用，以國內市場為例，2016年是新能源汽車銷量增速最快的一年，全年增速達到84%，鋰電池作為電動車的互補產品，銷量與行業規模也隨之增長。另一方面，鋰電池在電子產品方面的應用是越來越廣泛的，不斷的在取代其他類型電池的地位。

　　概括一下，從液態電解質到全固態電池的發展是要經歷一個過程的：電解質中的電解液含量將逐步下降，從開始的凝膠電解質(如PEO)體系逐漸向半固態發展，最終過渡到真正的全固態電池。而在這一過程中，使用的負極材料也將不斷深化，預鋰化負極，乃至無數科學家們已經探索多年的鋰金屬負極將成為我們的最終目標。在此過程中，電池的能量密度才能最終達到350，乃至500Wh/kg的愿景。

　　全固態電池技術是大家公認的下一代重點發展的創新電池技術，雖然當下在Ah級別的電池或者EV等應用還有很多因素的限制，但是起碼現在來看前途還是光明的，相信在不久的將來技術越來越成熟，問題都可迎刃而解。到那一天我們可能再也不用擔心現在讓人頭疼的電池安全測試無法通過的問題了。