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固态锂电池的研发,全固态二次锂电池的优点

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-08-16 15:27  浏览量:

  固态锂电池的研发,全固态二次锂电池的优点。固态二次锂电池作为锂电池的一种新形式,从根本上讲具有锂电池能量密度高的优点。固态锂电池因其良好的安全性能、柔顺性、能很好地抑制锂枝晶现象等的优势,受到了广泛的关注。固态锂电池有望成为下一代锂电池发展的重要方向。

固态锂电池.jpg

  固态锂电池的研发

  电解质材料是全固态锂电池技术的核心。全固态锂电池的电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数,如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命。根据固态电解质材料类别,可以分为聚合物全固态锂电池和无机物全固态锂电池,不同类型的电解质其性能具有较大的差异,根据结构设计的差别,全固态锂电池又可分为薄膜型和大容量型。

  固态锂电池因未改变电池材料,只是通过改变电池结构,就能将储能密度由300KWH/KG提升至900KWH/KG,同时还能提升电池使用安全性,据传这一技术在欧美有望在2020年取得突破,届时将彻底解决电动汽车续航里程和自燃两个层面的行业焦虑。

  从当前能量密度持续提升的态势及研发的进展来看,我国提出的2025年400Wh/kg的能量密度要求较高,正加速倒逼新型电池技术的研发及应用。目前,一些企业研发出的全固态锂电池能量密度可达300-400Wh/kg,其有望成为作为下一代高能量密度动力和储能电池技术的重要发展方向,全固态锂电池的研发和应用已成为学术界和产业界的共识。

  相较于传统锂电池,固态锂电池的差异在于电解质固态化。全固态锂电池与传统锂电池一样,包括电池各单元(正极、负极、电解质),其工作原理与传统锂电池的原理相同。据介绍,目前量产的第一条生产线主要生产高能量密度固态锂离子电池、大容量柔性固态电池、高安全性固态电池,另有6条生产线正在筹备中,力争在2020年能够满足车企在动力电池方面的需求。

  全固态二次锂电池的优点

  固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。固态锂电池安全性及高能量密度的性能优势突出。固态锂电池在继承传统锂电池的优点基础上,安全性、能量密度等方面有了大幅进步。

  与商用锂离子电池相比,全固态锂电池最突出的优点是安全性。固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,因而全固态电池具有固有安全性和更长的使用寿命。

  能量密度是比容量和电池电压的乘积。固态电解质比有机电解液普遍具有更宽的电化学窗口,有利于进一步拓宽电池的电压范围。在发展大容量电极方面,固态电解质能阻止锂枝晶的生长,因而也就从根本上避免了电池的短路现象,使金属锂用作负极成为可能。

  全固态二次锂电池有望获得更高的功率密度。固态电解质以锂离子作为单一载流子,不存在浓差极化,因而可工作在大电流条件,提高电池的功率密度。

  固态材料内在的高低温稳定性,为全固态锂电池工作在更宽的温度范围提供了基本保证。

  固态电解液解决了固体电解质界面膜(SEI)的问题和锂枝晶现象,大大提升了锂电池的循环性和使用寿命。

  固态电池还具有结构紧凑、规模可调、设计弹性大等特点。固态电池既可以设计成厚度仅几微米的薄膜电池,用于驱动微型电子器件,也可制成宏观体型电池,用于驱动电动车、电网储能等领域,并且在这些应用中,电池的形状也可根据具体需求进行设计。

  固态锂电池的量产,有助于推动锂电池向小型化、微型化、柔性化发展,并重新定义锂电池的形态,打破传统方方正正或圆柱的形态,未来可以做成任何形状的部件,提高空间使用效率。

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