分析固态锂电池和液态锂电池的定义

现在社会上针对锂电池的声音很多，其实从我们的理解来看，到现在为止除了在法国巴黎街都基于PEO体系的磷酸铁锂固态电池有量产以外，剩下没有安时级的纯固态电池，现在看大家对这个定义我们还是需要进行一个明确，这里头第一个叫液态锂蓄电池或者液态锂电池，第二个叫混合固液电解质锂蓄电池，第三个叫半固态锂电池，第四个是全固态锂电池。第一个针对液态锂电池这一块，电解液中只含有液体电解质的这种锂蓄电池，单纯从电解液角度考虑。混合固液是电池中同时含有液体和固体电解质的锂蓄电池。半固态就是电池中任一侧电极只要不含电解液我们就认为是半固态锂电池。最后是全固态锂电池，就是电池单体里头没有液体，这就叫全固态锂电池。所以现在针对电池里头，比如说我用PEDF做成一种凝胶的，或者比如我用某一种高分子材料做成的叫不叫固态锂电池，从我们的定义里头似乎不叫，当然不同的人叫不一样，他可能也出一个定义的标准，这个我们就不说了。

 

　　针对电池的分类里头，我们从这一页来看，液态电池、混合固液电池和全固态电池里头有不同的定义，前面也简单讲了，这里头针对这个体系做了一个更明确的细分。液态电池和固态电池的优劣势对比到底有哪些呢?第一个，就是在滥用条件下容不容易着火、容不容易爆炸的情况，从目前来看，我们初步的判断，全固态电池不可燃烧、不会爆炸、没有泄露、没有腐蚀分子，这只是我们的判断，真正的数据还会需要实际测试电池的数据，因为里头没有液体了，没有体积急剧膨胀的材料了，所以我们认为它应该不会爆炸，可燃物基于负极金属锂，我们最近跟军队在做一个项目，在军队这一块希望我们的电池在海水浸泡条件下做针刺会不会着火，这个我觉得现在我不敢说，有可能会着火，所以针对在耐用条件下会不会着火，外部这些条件其实影响因素很大，这是第一个。第二个就是腐蚀、界面反应问题和高温寿命的问题，前面大家一直在说针对整个的电池系统需不需要做热管理，王博士也一直在讲如果我们做自然冷却可不可以，现在的这个电池体系如果它比如说冗余度做得足够好的话我觉得是可以的，但是赌博固态电池来说可能更好。对于固态电池，现在的从高温到低温基本上是线性的，所以温度低，它的离子电导率会低，温度低了以后离子电导率会高。所以从固态电池本身来考虑的话，我们认为高温条件下它的工作可能会更好，从整个电池系统设计来看，我们可能可以不再做冷却系统，但是加热系统、保温系统我们可能还是要的。第三个就是针对气胀变形、寿命短，原材料纯度要求高。电池充放过程中只有锂离子在跑，其他的都不跑，所以对材料的纯度要求可以相对降低。制造成本和工艺复杂性这一块，这个我觉得现在还不好说，目前来看，从我们整个的项目推进角度来看的话，我们想着尽可能能兼容现有的设备，制造成本尽可能降低，能量密度这一块，液态电池大家都认为天花板在350Wh/Kg左右，或者350Wh/Kg以下，对于固态电池可能可以做得更高，并且我们预期有可能能做到500Wh/Kg左右，当然也是从下面一步步往上做。下面主要是针对缺陷，就是提升大规模应用、材料体系的发展、安全性的提高、成本具有显著优势等等这些，固态电池其实现在在倍率性、在低温条件下，续航性都做得不够好。

 

　　我们简单归纳总结一下，液态电池和固态电池的区别，固态电池可以使用金属锂作为负极，固态电池有望达到更高的能量密度，有望做得更安全(没有热失控)，可以做到更低的成本，可以做到更长的寿命，现在针对国家储能这一块，对于固态电池的要求，它的循环寿命是一万次以上，寿命要求20年以上，这个要求还是非常高的。针对固态电池这一块，这是液态电池，它是基于内部并联结构，它可能会做一些调整，现在希望做成这样，因为固态电池本身里面有锂离子在跑，其他的都不跑，所以我们把中间的集流体做成高分子的集流体，就是我只要电子能导电，离子不导电就行。正极的活性材料可以走到这一边，负极的活性材料可以到这边，这样我可以做成一个电池内部串联的结构，单体电池的电压有望可以达到60V，为什么说是60V?因为60V是直流的最高的安全电压，这样我可以把铜箔比较沉的取消掉，铝箔比较高的取消掉，能量密度还可以提高，体积比能量还可以再提高。

 

　　这是针对能量密度这一块，重量比能量这一块也可以看一下，目前流行的是这些，大家看一下，LLZO材料密度是5.07，最轻的是PEO-LITFSI，它的密度是0.93，电解液大概是在1到1.2，也就是说如果我单纯地把电解液换成电解质，固态电池的能量密度一定是降低的，大家可以看一看，如果我把电解液替换成电解质，基于现在的电池能量密度可以看一看，液态电池如果做到300、297，用LLZO是186，用LAGP是216，最高的是用聚合物，可以做到301，这是做整体的对比，有关电解液的不同，采用同样固态电解质的电芯质量能量密度将降低。固态电解质不具流动性体积占比一半高于液态，导致体积能量密度进一步降低。能量密度非对等对比，锂对固态电解质，对NCM，对归硅，液态电解质对NCM这种体系的话我们认为有可能做得高，也就是说如果做成全固态的，所以负极一定要改。第二个对于正极这一块，如果我还用现在的材料，我叫它固态电解质是没有优势的，所以我要往高电压走，这是固态电池大概的方向。