鉅大LARGE | 點擊量：4148次 | 2019年04月18日
究竟什么是固態鋰離子電池？
從上個世紀90年代，索尼發布了第一款商用的鋰離子電池，鋰離子電池體系并沒有明顯的變革，發展至今，其能量密度和功率密度都已經接近工業的極限，但是仍難以滿足未來的儲能需求，單從新型電極材料的角度進行升級，也難以持續進行下去。若想突破目前鋰離子電池的儲能極限，勢必要對其結構進行徹底變革，潛在解決方案包括開發鋰硫電池、鋰空氣電池等，然后這些體系電池目前都處于研究狀態，距離商業化還有較大的距離。與其他體系電池相比，固態鋰離子電池是最有可能在新型電池體系競爭中取得勝利，那么究竟什么是固態鋰離子電池？
所謂的固態鋰離子電池就是不管電極和電解液都是固態形式的。目前市面上普遍使用的鋰離子電池都是采用液態或者聚合物電解質材料的。
其實，開發固態電池也是目前科學界和產業界不得已而為之的方案。目前，液態電解質體系的鋰離子電池容量已經達到了工業極限了，很難再通過工藝和材料的改進而大規模提升電池容量。
液態電解液相比較于固態電解質具有離子傳導率高的特點，但是液態電解液易于泄露和具有的安全性隱患，不得不使得現有電池體系增加過多的保護層和防滲漏裝置進行安全防護，這部分非活性材料占據了鋰離子電池體系的大部分，極大的影響了鋰離子電池的整體容量和安全性。
液體電池相比，固體電池的原理一樣，但是其中電解質為固體材料，因而具有以下幾個優勢：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1、能量密度高。采用了全固態電解質后，整體電極體系就可以針對性改進，比如可以使用容量密度更高的金屬鋰作為負極材料，能夠顯著減輕鋰離子電池的電極用量，提高整理容量密度。
儲
2、體積更小。傳統液態鋰離子電池通過需要使用隔膜和外接保護裝置來防止正負極的短路和泄露，而這部分體積占據了電池40%的體積和25%的質量，這樣電極厚度可以縮減幾倍，并且可以實現更好的柔性化。
3、更加安全。顯而易見，使用了固態電解質就可以極大避免了電池常見的短路和泄露造成的安全風險。
當然，固態電池目前也面臨著一些開發的問題，其中最大的就是本身的電導率與液態電解質還具有非常大的差距。此外，固態電解質與電極材料之間的界面穩定性也是需要解決的問題之一。
可以說，與傳統的鋰離子電池相比較，固態電池的最核心就是固態電解質材料。
固態電解質主要分類為兩種，無機電解質和聚合物電解質材料。評價固態電解質的一些參數主要包括：高的離子導電性、低的離子面積比電阻、高的電子面積比電阻、高的離子選擇性、寬的電化學穩定窗口、好的化學兼容性、優異的熱穩定性、優異的機械性能、簡單的制備過程、價格低廉、易整合和環境友好。
固態電池中主要的無機固態電解質已經報道的類型有鈣鈦礦型，NASICON型，石榴石型，硫化物型。典型的鈣鈦礦固態電解質是Li3xLa2/3?xTiO3，具有優異的鋰離子導電性，在室溫下達到10-3S/cm。
而目前，聚合物形式的電解質的發展主要分為三個類別：干燥的固態聚合物電解質，凝膠聚合物電解質和復合聚合物電解質。然而，凝膠聚合物屬于半固態電解質形態，因此不在這里討論。在干燥的固體聚合物電解質中，聚合物主體與鋰鹽作為固體溶劑(無溶劑)，但是干燥的固態聚合物離子導電性很差。復合聚合物電解質是由陶瓷填料集成到有機聚合物主體上,通過降低玻璃化轉變溫度來幫助提高導電率。復合聚合物電解質的聚合物主題通常是PEO、PAN、PMMA、PVC或者PVDF，其中，PEO的應用最為廣泛。
上一篇：UPS鉛酸蓄電池要加什么液體
下一篇：薄膜型全固態鋰電池的特點
