怎样从本质上提升锂电池性能?这里有便捷路径可以了解一下!
新能源汽车想要降低价格以获得市场优势,就不得不在电池上想办法,可以说谁掌握了电池,谁就掌握了新能源汽车。所以,利用固态电解质替代传统电解质也许会是从本质上提升锂电池性能的便捷路径。详情一起来了解。
近日,北京理工大学电动车辆国家工程实验室、中国电工技术学会电动车辆专业委员会委员在第六届中国锂电新能源产业生态大会上表示,固态电池不仅会使电动汽车充电时间短,而且还会提升续航里程长,这符合新能源电池的发展趋势,或将成为下一个行业风口。
据悉,目前市场中应用的锂电池能量密度为200Wh/kg,如果采用固态电解质,锂电池能量密度基本可达300——400Wh/kg,几乎翻了一番。相比液态电池,相同容量的电池组,固态电解质电池相对较轻。
而且,固态电还能大大提升了电池的循环性和使用寿命,理想情况下其循环性能可以达到45000次左右。
一直以来,新能源汽车电池频发事故说明了其还有非常大的改进空间。
由于液态电解质中含有易燃的有机溶液,发生短路温度骤升时容易发生燃烧和爆炸,需要安装抗温升和防短路的安全装置结构。而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,也克服了锂枝晶现象,因而全固态电池具有极高安全性。
当然,固态电解质拥有更优势的同时,也存在一定的缺点,这也是目前固态电池止步于商业化的主要原因。
基于以上固态电池当前需要解决让电池的寿命、安全性以及成本之间实现最佳平衡。从实验室走向产业化还需要一定时间,真正实现小规模量产预计在2020年以后,而大规模应用则需要更长的时间。
作为动力电池下一代技术方向,固态电池能够极大的改善动力电池安全性及提升能量密度,要积极支持固态电池研发和产业化,让锂电池产业从跟跑到领跑,促进电动汽车推广应用。
目前最有可能被应用到全固态锂离子电池中的固态电解质材料包括PEO基聚合物电解质、NASICON型和石榴石氧化物电解质、硫化物电解质。
在电极方面,除了传统的过渡金属氧化物正极、金属锂、石墨负极之外,一系列高性能正、负极材料也在不断开发,包括高电压氧化物正极、高容量硫化物正极、稳定性良好的复合负极等。
但仍有问题亟待解决:
1)PEO基聚合物电解质的电导率仍然较低,导致电池倍率和低温性能不佳,另外与高电压正极相容性差,具有高电导率且耐高压的新型聚合物电解质有待开发;
2)为了实现全固态电池的高储能长寿命,对新型高能量、高稳定性正、负极材料的开发势在必行,高能量电极材料与固态电解质的最佳组合及安全性需要确认。
3)全固态电池中电极/电解质固固界面一直存在比较严重的问题,包括界面阻抗大、界面稳定性不良、界面应力变化等,直接影响电池的性能。
虽然存在诸多问题,总体来说,全固态电池的发展前景是非常光明的,在未来替代现有锂离子电池成为主流储能电源也是大势所趋。