全固态锂电池的优势有哪些？

所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组份的锂电池，全称是“全固态电解质锂电池”。因此，全固态锂电池，已经是一个字不能少、不能变的最简称呼。为了助于理解，欧阳教授举例表示，这就像“全固态”跟“固态”是不一样的，“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池，一次电池已经有所应用。而全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池，这又是两个需要区分的概念。所谓全固态金属锂电池，就是负极用的是锂金属，而我们现在负极大用的是碳或者硅碳或者钛酸锂。

 

　　欧阳教授表示，全固态锂电池的概念比锂离子电池出现的更早。众所周知，锂离子电池只出现了25年左右，是日本人发明的，到现在25年，真正到车上用就10多年，所以很年轻但是进步很快。早期所指的全固态锂电池，都是指金属锂为负极的全固态金属锂电池，所以一说全固态往往说到这个，就是说全固态的是以锂金属为负极的，这就是以前的概念。

 

　　针对全固态锂电池，欧阳教授总结了以下几个潜在的技术优势。首先就是安全性高，因为全固态锂电池没有有机溶剂作为电解质，因此不会引发电解液燃烧问题;第其次就是能量密度高。当然固态电解质的密度和使用量高于液态电解质，在正负极材料相同的时候，他的优势是不明显的。但有了固态电解质之后就没有电解液泄漏问题，所以它可以一片片全部叠起来，不像液态电解质需要软包包起来，这样体积比能量就会高。第三，全固态锂电池正极材料选择的范围宽，因为负极是锂金属，正极不含锂都可以。最后，全固态锂电池电解质的电压窗口会更宽些，正极材料选择范围也就大，比能量也可以提高;此外，全固态锂电池系统比能量高。由于电解质无流动性，可以方便地通过内串联组成高电压单体，利于电池系统成组效率和能量密度的提高。

 

四大问题待解决，固态锂离子电池发展可能性大

 

　　虽然拥有五大优势，全固态锂电池也拥有四大问题。第一个问题就是固态电解质材料的离子电导率偏低。欧阳教授表示，现在有三种固态电解质，一种是聚合物，一种是氧化物，一种是硫化物，聚合物电解质。聚合物电池现在在法国有些车上用，它的问题就是要加热，电池要加热到60度，离子电导率才上来，电池才能正常工作。目前氧化物电解质一般比液态的还是要低很多。只有硫化物的固态电解质现在跟液态的差不多，比如丰田就是用的这种硫化物的固态电解质，所以固态电解质是有突破的，主要的突破是在硫化物的固态电解质。

 

　　第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的，渗透进去。但是固体和固体接触性和稳定性就不是太好了，这是它很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高了，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性，甚至安全性等还需要研究。此外，制造成本偏高也是其发展的一大问题。

 

　　基于上述问题，特别是固态界面接触性/稳定性和金属锂的可充性问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然还是不成熟的，还存在技术不确定性。目前展现出或者有突破的，有性能优势和产业化前景的，主要是固态锂离子电池。