传统的锂离子电池均采用液态电解质安全性能如何？

 

团队研究了金属锂电池中颗粒大小对MOF-IL离子导体性能的影响。研究者将两种不同颗粒大小的离子导体组合使用，相比于单一组分的离子导体，混合尺寸能有效减小电解质颗粒间的空隙，增加电解质颗粒间和电解质与锂金属表面的接触点，使锂沉积更加均匀，由此对锂枝晶生长的阻碍能力得到改善。并且由于导离子通道增加，电解质的导电性也得到一定的提高。该类固态电解质与商业化的正极材料LiFePO4、LiCoO2和负极材料锂金属组装成电池还表现出可观的倍率性能和循环性能，LiCoO2|electrolyte|Li电池初始容量为129mAhg-1，在100圈后有94.6%的保持率；LiFePO4|electrolyte|Li电池初始容量为137mAhg-1，在100圈后有94.8%的保持率。

 

该工作在新材料学院潘锋教授和杨卢奕博士共同指导下，由2017级硕士研究生王可完成。以上工作得到了国家材料基因组重大专项(2016YFB0700600)、国家自然科学基金(Nos.21603007)、深圳市科技创新委(Nos.JCYJ20160531141048950andJCYJ20151015162256516)的资助支持。

 

由于固态电池里的材料都以固态形式存在，因此固态电池的安全性相对较高，不易出现电池漏液、电解质挥发、高温下发生副反应等问题，使用寿命也因此提升。

 

传统锂电池中隔膜和电解液加起来占据了电池近40%的体积和25%的重量，而使用固态电解质自然就可以减小体积和质量。

 

此外，固态电池的能量密度为传统锂电池的2.5-3倍，将其用于电动汽车动力驱动，可以大大提升续航里程。

 

但就目前的技术而言，固态电池仍面临固态电解质电导率偏低的技术难题（固态电解质与电极材料之间的界面是固体接触固体状态，有效接触弱，影响离子传输）。这一难题会导致充电过程能量损失，快充速度过慢。想要攻克这一难题，还需要投入大量的资金进行研究，这也间接提升了固态电池的制造成本。

 

不过，已经有装载固态电池的电动汽车问世了，你觉得哪家的产品最值得期待？

 

丰田：全固态电池电动汽车2022年上市

 

说起做技术，日本人一直保持全球领先地位。

 

在动力电池领域，丰田正在研发由全固态电池提供动力的电动汽车。据了解，全固态电池电动汽车不仅可以增加续航里程还可将充电时间缩短至几分钟。根据丰田的计划，这款电动汽车将于2022年上市销售。

 

丰田官方发言人KayoDoi表示，丰田希望能在2022年前后将全固态电池商业化，以此来弥补丰田与日产、特斯拉等电动汽车先导企业之间的差距。

 

菲斯克：充电一分钟续航800公里

 

菲斯克（Fisker）2018年年初发布了搭载石墨烯固态电池的电动超跑Emotion，据称该款电动汽车可实现“充电一分钟续航800公里”。

 

菲斯克一直在做固态电池方面的研究，研究方向在于如何使动力电池的单次充电续航里程超过800公里，且充电速度快于传统汽车加油的速度。据了解，菲斯克预计此项研究将于2023年正式应用到电动汽车上。

 

动力方面，新车计划搭载一套145kWh的电池组，综合续航里程超过400英里（约644公里），最高时速可达161英里/小时（约合259公里/小时）。快充模式下，9分钟可达到160公里的续航里程。

 

天际：固态电池样车亮相展示

 

2019年年初，天际展出国内首台固态电池电动汽车ME7。天际董事长兼CEO张海亮透露，天际固态电池将于2021年批量生产并装车上市。届时，天际将成为中国首家采用批产固态电池技术的主机厂，天际ME7也将成为国内首款以固态电池作为动力来源的新能源车。

 

根据规划，2019年天际将推出能量密度大幅增加的新一代固态电池产品，显著提升循环寿命、电导率、批量工艺成熟度等关键指标。张海亮表示，预计到2021年，天际固态电池电芯能量密度可达300Wh/kg以上，PACK能量密度达到220Wh/kg，达到初步商业化的技术状态。