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：次

　　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

　　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(guó)的薄膜型全固態(tài)鋰電池的研究與商業(yè)化起步相對(duì)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(shì)，其對(duì)應(yīng)的應(yīng)用市場(chǎng)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(duì)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(chǎng)。

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

　　①我國(guó)對(duì)薄膜型全固態(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(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等方面也缺乏系統(tǒng)的研究；

　　②在薄膜電池制備必需的真空鍍膜設(shè)備等硬件方面以及必需的濺射靶材等原材料方面，我國(guó)與美國(guó)應(yīng)用材料公司、日本愛發(fā)科等國(guó)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；

　　③在薄膜電池應(yīng)用方面，Cymbet等國(guó)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(guó)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(chǎng)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(zhǎng)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(cè)器、石油勘探和空間探測(cè)。

　　薄膜電極電勢(shì)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。