硫化物能提高常温下电池的离子活性?背后的原理是什么?
聚合物面临一个很大的挑战,主要的问题就是低温的离子电导率,常温的离子电导率比较低,导致只能用磷酸铁里做正极,这样会导致整体的能量密度跟现有的传统锂离子没有优势可言,这是聚合物面临的问题。
对于氧化物目前参与比较多的,包括美国Sakti3的初创公司比较多,特别是Sakti3实验室,他们所拥有的氧化物做薄膜固态电池,这个是非常成功的,薄膜固态电池能够做到好几万周基本上不衰减,但是这个Sakti3就是把这个薄膜电池一层一层叠起来,宁德时代认为这个基本上不太可能,薄膜电池的成本非常高。这个作为EV用的纯氧化物也有一个问题,它本身氧化物,有离子电导率比较低,还有一个就是用氧化物做固态电解质有一个非常非常大的难题就是界面问题怎么解决,如果传统的正极材料是陶瓷类的,氧化物的也是陶瓷类的,都非常硬,两种非常硬的东西怎么样保证充分的接触界面是非常大的挑战。
还有就是比较重要的硫化物的固态电池,这个是比较领先的,他们也做了一些脚踏车和物流车,已经在用,用硫化物有一些优势,相对前面两种来说,一种就是适温电导率比较高,和传统的电解液相比,另外就是电解化窗口比较高,正极材料不能用的在这里面有可能实现。另外就是跟锂金属的兼容性还是比较好的。不是说硫化物就没有问题了,它的挑战也非常大,大家知道固态电池是一个很大的挑战。
宁德时代在固态电池上的解决思路是对正极材料做了一些保护,可以提高兼容的问题。另外对固态电解质本身,硫化物对空气是敏感的,对它的制造过程会有很大的挑战,这是宁德时代首先必须要解决的问题,通过对它本身的改进能够显著提高空气中的稳定性。目前宁德时代做的锂金属固态电池能做到300周以上,在82%。目前来说也是比较好的结果,就是能够证明这个固态锂金属电池是有可能的。
同时,宁德时代在研发过程中,也在关注固态电池的制造问题,固态电池整个制造工艺跟传统的锂离子的制造工艺是完全不一样的,每一步都需要新的设备,新的工艺在里面,所以宁德时代也同时进行工艺的研发。
郭永胜最后总结道,固态锂金属电池是一种有可能的下一代电池,它既能够保证高能量密度也能保证安全性,这是下一代电池的选择。宁德时代也在做固态锂电池方面的投入研发比较多,同时也在开发固态电池的制造工艺,固态电池目前还是处于非常早期的研发阶段,所以需要更多的同行一起交流,一起去促进电池技术的发展。