中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：根據(jù)國(guó)家規(guī)劃，2020年電芯能量密度達(dá)到350Wh/Kg，2025年電芯能量密度達(dá)到400Wh/Kg，2030年電芯能量密度達(dá)到500Wh/Kg。目前鋰離子電池比能量密度低于300 Wh/kg，如何使電池能量密度從 200 Wh/kg 提高到 500 Wh/kg 以上？傳統(tǒng)鋰電池電解液在高溫下發(fā)生燃燒或者爆炸，如何避免這種危險(xiǎn)發(fā)生？今天給大家介紹一種解決以上問(wèn)題的方案——全固態(tài)電池。
全固態(tài)鋰電池工作原理與液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的原理相通：
1. 充電過(guò)程：正極中的鋰離子從活性物質(zhì)的晶格中脫嵌，通過(guò)固體電解質(zhì)向負(fù)極遷移，電子通過(guò)外電路向負(fù)極遷移，兩者在負(fù)極處復(fù)合成鋰原子、合金化或嵌入到負(fù)極材料中
2. 放電過(guò)程：與充電過(guò)程恰好相反，此時(shí)電子通過(guò)外電路驅(qū)動(dòng)電子器件。
固體電解質(zhì)除了傳導(dǎo)鋰離子，也充當(dāng)了隔膜的角色，電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜與黏接劑聚偏氟乙烯等都不需要使用，大大簡(jiǎn)化了電池的構(gòu)建步驟。
全固態(tài)電池按電解質(zhì)分類(lèi)：
1. 無(wú)機(jī)全固態(tài)鋰電池-無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)組成的鋰離子電池
2. 聚合物全固態(tài)鋰電池-以有機(jī)聚合物電解質(zhì)組成的鋰離子電池
全固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)：
1. 最大優(yōu)勢(shì)是安全耐用。內(nèi)部無(wú)液體，無(wú)流動(dòng)性，電池可承受穿釘、切開(kāi)、剪開(kāi)、折彎。發(fā)生危險(xiǎn)后，無(wú)強(qiáng)燃燒性，不易發(fā)生爆炸。
2. 長(zhǎng)壽命：充放電次數(shù)長(zhǎng)達(dá)40000-100000次
3. 能量密度高：質(zhì)量能量密度高，相同體積的電池重量更輕；體積能量密度高，相同質(zhì)量的電池體積更小。
4. 耐高電壓：不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)有機(jī)電解液高電壓下電解液分解現(xiàn)象。
此外，全固態(tài)電池將突破現(xiàn)有鋰電池的生產(chǎn)方式：不必封入液體，可以簡(jiǎn)化電池外裝，從而能以卷對(duì)卷方式制造大面積的電池單元?？蓪⒍鄠€(gè)電極層疊，并在電池單元內(nèi)串聯(lián)，制造出12V或24V的大電壓電池單元。
全固態(tài)電池也有一些需要解決的問(wèn)題：
1. 固體電解質(zhì)材料導(dǎo)電率低 ( <10-3S/cm),內(nèi)阻較大，高倍率放電時(shí)壓降較大，近期難以解決電池快充問(wèn)題,低溫性能有待進(jìn)一步提高。固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨著溫度上升也會(huì)有明顯的提高，因此全固態(tài)電池高溫工作性能好。
2. 固態(tài)電解質(zhì)/電極間界面阻抗大，界面相容性較差，界面鋰離子電導(dǎo)率較低，固態(tài)電解質(zhì)在充放電過(guò)程中體積膨脹和收縮，導(dǎo)致界面容易分離。
3. 有待設(shè)計(jì)和構(gòu)建與固態(tài)電解質(zhì)相匹配的電極，研究和開(kāi)發(fā)出適合于固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池體系。
4. 目前無(wú)機(jī)體系的固態(tài)電池很多采用CVD/PVD等復(fù)雜的工藝制備，生產(chǎn)(沉積薄膜)速度慢，成本昂貴，單體電池容量小，只適合做小型電子器件用的電池。
隨著動(dòng)力電池技術(shù)的飛速發(fā)展，這些問(wèn)題的解決只是時(shí)間問(wèn)題。預(yù)計(jì)全固態(tài)電池車(chē)輛大概在2019年在中國(guó)出現(xiàn)，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化是必然趨勢(shì)，也是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)革命性變革的重要因數(shù)。目前世界各國(guó)競(jìng)相推動(dòng)全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化。這將是未來(lái)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的領(lǐng)域。
