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固态锂电池哪几种突出优点?

2021-02-05 ryder

能源安全功能不断完善,固体锂电池优点突出


固体锂电池有望成为下一代锂电池的重要发展方向。各国为了结束既定的高能量密度政策,正在积极开展锂硫电池、锂空气电池、或锂金属电池等电池的先锋研究。根据当时能量密度发展的趋势和发展的进程,我国提出的2025年400Wh/kg的能量密度偏高,加速了新电池技术的发展和应用。目前,部分公司研发的全固态锂电池能量密度可达300-400wh/kg,有望成为下一代高能密度电源和储能电池技术的重要发展方向。全固态锂电池的开发和应用已成为学术界和工业界的共识。


固态锂电池在电解质固态方面不同于传统锂电池。全固态锂电池与传统锂电池相同,包括电池芯(正极、负极、电解液),其工作原理与传统锂电池相同。


电解质,固态锂电池和聚合物,无机固体电解质取代传统的液态电解质的锂电池(有机电解液),当主含硫的LISICON硫化物和氧化物,和硼氢化锂聚合物固体电解质,如不同的中心,因为差异,电解质盐和疏远和黏接剂和其他化学物质,不再使用,全固态锂电池结构大大简化。现在的电解质研究首先满足于高导电率的复合电解质的发展。


在正极方面,在以往的研究中,LiCoO2重要用作固态锂电池的正极材料。此外,还有LiFePO4、LiMn2O4、三元材料等传统氧化物正极,也可与高压氧化物正极、高容量硫化物正极兼容。正电极的研究方向将集中在负电极的界面阻抗、正向大功率放电功能,如原位表面处理等方面。


在阳极方面,除石墨阳极外,固态锂电池还在开发和应用一系列高功能阳极材料,包括金属锂(锂-In合金)、碳基(碳基、硅基、锡基)、氧化物阳极材料等。


固体锂电池具有良好的安全性和高能量密度。固态锂电池继承了传统锂电池的优势,大大提高了其安全性和能量密度。


1)安全性高:与传统锂电池相比,全固态电池最突出的优势是安全。液体电解质是易燃易爆的,锂枝晶在充放电过程中的生长只会穿透空隙,造成电池短路,构成安全隐患。固体电解质不燃烧,不腐蚀,不挥发,不存在泄漏问题,也克服了锂枝晶现象,所以全固态电池具有很高的安全性。


2)能量密度新增:首先,电压通道的新增会新增电池的能量密度。有机电解质的电化学窗口有限,难以与锂金属阴极和新开发的高电位负极材料相兼容。而固体电解质比有机电解质具有更宽的电化学窗口,这有利于进一步提高电池的能量密度。第二,固体电解质可以隔离锂枝晶的生长,极大地改善了材料应用的系统规划,为更高能量密度空间的锂电池新技术奠定了基础。现在所有的固体锂电池都可以供应高达300-400wh/kg的能量密度。


3)增强循环功能:液体电解质在充放电过程中与锂离子发生不可逆反应,形成固体电解质界面膜(SEI),导致活性物质和电解质的损失,降低库仑功率。固体电解质解决了固体电解质界面膜(SEI)和锂枝晶现象,大大提高了锂电池的循环和使用寿命。


4)适用规划扩展:固体电解质给予固体锂电池紧凑的结构

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