全固態(tài)鋰二次電池的潛在優(yōu)勢(shì)

全固態(tài)鋰離子電池相關(guān)于液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)包括:

(1)安全性能高

因?yàn)橐簯B(tài)電解質(zhì)包含易燃有機(jī)溶劑,內(nèi)部短路溫度上升時(shí)容易引起燃燒,甚至爆炸,要安裝anti-temperature上升,抗短路安全裝置結(jié)構(gòu),這將會(huì)新增成本,但是仍然不能完全解決安全問(wèn)題。特斯拉自詡BMS是世界上最好的，但今年僅在我國(guó)就發(fā)生了嚴(yán)重的ModelS火災(zāi)。

許多無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)材料不燃、不腐蝕、不揮發(fā)、無(wú)泄漏問(wèn)題，有望克服鋰枝晶現(xiàn)象。因此，基于無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰二次電池具有較高的安全性。聚合物固體電解質(zhì)仍然存在一定的燃燒風(fēng)險(xiǎn)，但也比含有可燃溶劑的液體電解質(zhì)電池安全。

(2)能量密度高

目前市場(chǎng)上鋰離子電池的最高能量密度約為300Wh/kg。關(guān)于固態(tài)鋰離子電池，假如陰極是金屬鋰，那么能量密度有望達(dá)到300-400wh/kg，甚至更高。要注意的是，由于固體電解質(zhì)的密度高于液體電解質(zhì)，所以關(guān)于正極和負(fù)極材料的系統(tǒng)，具有液體電解質(zhì)的鋰離子電池的能量密度顯著高于全固態(tài)鋰離子電池。固體鋰二次電池能量密度高的原因是鋰金屬可用于陰極。

(3)循環(huán)壽命長(zhǎng)

固體電解質(zhì)可防止在液體電解質(zhì)充放電過(guò)程中固體電解質(zhì)界面膜和鋰枝晶穿透膜的不斷形成和生長(zhǎng)，可大大提高金屬鋰離子電池的循環(huán)度和使用壽命。

(4)工作溫度范圍寬

假如所有的固態(tài)鋰離子電池都使用無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，那么最高工作溫度預(yù)計(jì)會(huì)升高到300℃甚至更高。目前，大容量全固態(tài)鋰離子電池的低溫性能有待提高。電池的具體工作溫度范圍重要與電解液的高低溫特性和界面電阻有關(guān)。

(5)電化學(xué)窗寬

全固態(tài)鋰離子電池具有廣闊的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，電位可達(dá)5V，適用于高壓電極材料，有利于進(jìn)一步提高能量密度。目前主流的三極電池是在4.2v到4.5v之間。

(6)靈活性的優(yōu)勢(shì)

全固態(tài)鋰離子電池可制成薄膜電池和柔性電池，未來(lái)可用于智能可穿戴和植入式醫(yī)療設(shè)備。與柔性液體電解質(zhì)鋰離子電池相比，封裝更簡(jiǎn)單、更安全。