电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂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。
由于科学界认为锂电池已经到达极限,固态电池于近年被视为可以继承锂电池地位的电池。
固态锂离子电池技术采用锂、钠等制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂离子电池的电解液,大大提升锂离子电池的能量密度,其能量密度是锂电池的2倍。
市场预计,2021年固态电池技术研发有望取得冲破性进展,在成本、能量密度和加工过程等方面进一步赶超锂电池技术。
至2030年,固态电池将是电动车电池的主流,锂电池将不再是电动车电池的主流,但锂电池在某些电子原件范畴仍有一席之地。
相较传统锂电池,固态电池具有四大优点。
优点一是轻。使用了全固态电解质后,锂电池的适用材料体系也会发生改变,其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是笔直使用金属锂来做负极,这样可以分明减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有分明提高。
优点二是薄。传统锂电池中,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,今朝由固态电解质填充)可以缩短到甚至惟有几到十几个微米,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。
优点三是柔性化的前景。即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米级以下后常常是可以弯曲的,材料会变得有柔性。相应的,全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有分明的提高,通过使用适当的封装材料(不能是刚性的外壳),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。
优点四是更安全。传统锂离子电池可能发生以下危险:(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏 (2)电解液为有机液体,在高温下发生副反应、氧化分析、萌生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。采用全固态电池技术,以上两点问题就可以笔直得到处理。
不过,固态电池虽然将实现电解质全固态及负极金属锂的蜕变,但电导率,安全性,稳定性及高成本等问题仍需处理。
总的说来,固态电池技术路线逐步发展之际,高镍正极,碳酸锂,硅碳负极等范畴企业将因固态电池而萌生新机遇,而电解液及隔膜企业将因此萌生冲击。
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