鉅大LARGE | 點擊量:605次 | 2021年02月25日
如何推進我國固態鋰離子電池關鍵材料發展
①加強頂層設計,健全產業創新體系
②突破核心技術,打通產業化道路
③加快標準建設,增強國際影響力
在目前各種新型電池體系中,固態鋰離子電池采用全新固態電解質取代當前有機電解液和隔膜,具有高安全性、高體積能量密度,同時與不同新型高比能電極體系具有廣泛適配性,可進一步提升質量能量密度,從而有望成為下一代動力鋰電池的最終解決方法。
固態鋰離子電池作為替代傳統鋰電的未來電池技術方向之一,吸引了眾多國內外研究機構和公司進行研發,在固體電解質材料、界面性能優化、電極材料選擇以及成本、工藝上還有相當長的路要走,不論是生產工藝制程、或是生產線的周遭環境都要大量的資本投入和嚴格參數控制,相信隨著研發技術的推動和深入,固態鋰離子電池產業化步伐將逐步加快。
固態鋰離子電池是一類使用固體電極材料和固體電解質材料的鋰離子電池。
與液態鋰離子電池,混合固液鋰離子電池不同,固態鋰離子電池的電池單體中不含有任何液體電解質、液態溶劑及液態添加劑。
固態鋰離子電池在安全性、循環性、耐高溫性、能量密度等方面展現出巨大優勢,對材料的性能指標要求也不同。
遷移數過低,陰離子會集聚在電極表面導致電池極化加劇,增大電池內阻。
相關材料要具備良好的物理相容性和化學相容性,保證固態電解質和固體電極接觸充分,在服役過程中界面接觸穩定,不易分離,同時電解質和電極之間無電化學副反應發生。
根據電池材料組成,固態鋰離子電池可分為固態電解質、正極活性物質、負極活性物資、導電劑和集流體。
固態電解質是固態鋰離子電池的核心部件,目前重要有聚合物固態電解質、氧化物固態電解質、硫化物固態電解質三大類。
聚合物固態電解質由聚合物基體和鋰鹽絡合而成。
氧化物固態電解質具有較高的離子導電性、優良的耐高溫性、較寬的電化學窗口、接近1的鋰離子遷移數等優勢,是當前的研發熱點。
氧化物固態電解質根據應用場景可分為薄膜型和非薄膜型。
硫化物固態電解質是目前固態電解質體系中離子電導率最高的電解質,但開發難度最大。
硫化物固態電解質根據組成組元可分為二元硫化物和三元硫化物。
固態鋰離子電池可以使用液態鋰離子電池幾乎所有的負極材料,包括碳族材料、氧化物材料等。
硅基和錫基理論比容量高達4200mAh/g和994mAh/g,有望成為新一代負極材料。
憑借固態電解質先天優勢,金屬鋰及鋰合金也是固態鋰離子電池重要的負極材料之一,理論比容量達3860mAh/g。
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