当前位置:网站首页 > 新闻动态 > 行业新闻 行业新闻 /

新能源电池技术之固态电池

文:锂电派  发布日期:2020-09-16

 

什么是固态电池
全固态电池到底是一种什么样的技术?
如果通俗地讲,全固态电池就是里面没有气体、没有液体,所有材料都以固态形式存在的电池。
而考虑到现在人们日常生活中最为常见的电池为锂离子电池,我们在这里将默认把全固态锂离子电池当做全固态电池的代表(暂时忽略全固态锂硫等新型电池)。提高能量密度,目前科研界和工业界都在研发以及生产全固态电池,也就是把传统的锂离子电池的隔膜和电解液,换成固态的电解质材料。

固态电池的优势
优势之一:薄--体积小

传统锂离子电池中,需要使用隔膜和电解液,它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。
而如果把它们用固态电解质取代(主要有有机和无机陶瓷材料两个体系),正负极之间的距离(传统上由隔膜电解液填充,现在由固态电解质填充)可以缩短到甚至只有几到十几个微米,这样电池的厚度就能大大地降低 --因此全固态电池技术是电池小型化,薄膜化的必经之路。

优势之二:柔性化的前景
全固态电池可以经过进一步的优化,变成柔性电池,从而带来更多的功能和体验。全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高,通过使用适当的封装材料(不能是钢性的外壳),制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。不仅如此,功能化的全固态电池潜力远不只以上的柔性电池,经过电池材料结构优化可以制成透明电池,或者是拉伸幅度可达300%的可拉伸电池,或是可以和光伏器件集成化的发电-存储一体化器件等等

优势之三:更安全

作为一种能量存储器件,实际上所有电池在热力学实质上都不可能是绝对安全的。
但是电池实际应用中的决定其真正安全性的因素是多方面的,影响因素包括电池的电极材料特性、电解液的性质,以及电子产品中的电池管理系统等。

优势之四:轻--能量密度高

全固态电池相比于一般锂离子电池,能量密度可以有一个较大幅度的提升:现在许多实验室中,都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池了(一般锂离子电池是100-220Wh/kg)。
从能量密度的数据上看,或许全固态电池真的有希望让我们的生活从一天一充升级到两天一充

固态电池的技术路线
固态电池领域有不同的技术路线,固体电解质可大致分为三类:无机电解质、固态聚合物电解质(SPESolid Polymer Electrolyte)、复合电解质。目前较多业者投入研究的材料包括固态聚合物、硫化物(Sulfide)、氧化物(Oxide)、薄膜(Thin Film)等

固态电池的技术瓶颈

首先,高效的电解质材料体系缺乏。目前固态电池材料发展很快,但综合应用较为欠缺。

固态电解质和电极的界面处理也是固态电池目前面临的一大难题。在固体电解质中锂离子传输阻抗很大,与电极接触的刚性界面接触面积小,在充放电过程中电解质体积的变化容易破坏界面的稳定。 
2
、在固态锂电池中,除了电解质和电极之间的界面,电极内部还存在复杂的多级界面,电化学以及形变等因素都会导致接触失效影响电池性能。
再次,长期使用时稳定性不理想也是长寿命储能固态电池发展的瓶颈。固态电池在服役过程中结构与界面会随时间发生退化,但退化对电池综合性能的影响机制尚不明确,难以实现长效应用。 

所以,若固态电池商用化,电动汽车将加速取代内燃机车的步伐。谁率先掌握这项技术,也将在未来竞争格局中握有更大的话语权。

028-85730609

联系人:辛小姐 18190950015

地址:四川省成都市武侯区锦绣路1号保利中心C座503室