固态电池相比于传统的锂离子电池有哪些特点?
来源:宝鄂实业
2019-08-13 10:11
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1)目前安全性最高
2)能量密度高
一是电压平台提升,负极金属锂,正极高电势材料,电化学窗口5V以上
二是减轻电池重量,电极间距可以缩短到微米级,内部串联后简化电池外壳及冷却系统模块,提高系统能量密度
三是材料体系范围大幅提升,对于锂-硫电池,可阻止多硫化物的迁移,对于锂-空气电池,可以防止氧气迁移至负极侧消耗金属锂负极。
值得特殊说明的是,如果不改变现有正负极体系,单纯把液体电解质更换为固体电解质,是无法从根本上提升能量密度的。
3)循环寿命长
4)工作温度范围宽
5)薄膜柔性化
6)回收方便
7)可快速充电
液态锂电池于过度快充时会产生「枝晶」,引发电池短路而起火爆炸的危险,理论上固态锂电池则可避免此危险发生,当然目前还只是理论。
8)多功能封装
9)生产效率提高
首先明确一点的是固态电池现在还没有开始量产。在2007年的时候,日本的NEDO公布了路线图,他们预计固态电池的量产大致会在2030年实现,很多的电池都会以全固态的形式出现在市场上,包括金属锂、锂硫和锂空气电池。与此同时,这些电池的设计思路还在不断的改进中,但是大体的思路都是要在安全性上做到更好的提升,也就是固态化。
目前就总体来看,全固态电池的开发要面临几个挑战,首先就是在电极层面的问题,要如何满足正负极和固体电解质的离子传输,特别是解决循环过程中的问题;其次就是循环过程中,正负极材料没法像液体那样一直保持很好的接触;此外,金属锂电极的体积变化还有锂固体的变化,都是研发团队需要克服的问题。
现阶段,一些研发团队开发了一系列的氧化物和硫化物的粉体、陶瓷片和融性膜,也已经开始提供样品并且供货,但是如果要把这些固态电池量产化,还需要进一步的材料研究设计。作为一个过渡的技术,现在还有一种把固体电解质和液体电解质混合在一起的,含有少量的固体电解质的电池,但是,严格点讲,是不能算全固体的电解质。