鉅大LARGE | 點擊量:426次 | 2022年04月27日
如何推進我國固態(tài)鋰電池關(guān)鍵材料發(fā)展
①加強頂層設(shè)計,健全產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系
②突破核心技術(shù),打通產(chǎn)業(yè)化道路
③加快標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),增強國際影響力
在目前各種新型電池體系中,固態(tài)鋰離子電池采用全新固態(tài)電解質(zhì)取代當(dāng)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(zhì)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(tài)鋰離子電池作為替代傳統(tǒng)鋰電的未來電池技術(shù)方向之一,吸引了眾多國內(nèi)外研究機構(gòu)和公司進行研發(fā),在固體電解質(zhì)材料、界面性能優(yōu)化、電極材料選擇以及成本、工藝上還有相當(dāng)長的路要走,不論是生產(chǎn)工藝制程、或是生產(chǎn)線的周遭環(huán)境都要大量的資本投入和嚴(yán)格參數(shù)控制,相信隨著研發(fā)技術(shù)的推動和深入,固態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化步伐將逐步加快。
固態(tài)鋰離子電池是一類使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料的鋰離子電池。
與液態(tài)鋰離子電池,混合固液鋰離子電池不同,固態(tài)鋰離子電池的電池單體中不含有任何液體電解質(zhì)、液態(tài)溶劑及液態(tài)添加劑。
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%
固態(tài)鋰離子電池在安全性、循環(huán)性、耐高溫性、能量密度等方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢,對材料的性能指標(biāo)要求也不同。
遷移數(shù)過低,陰離子會集聚在電極表面導(dǎo)致電池極化加劇,增大電池內(nèi)阻。
相關(guān)材料要具備良好的物理相容性和化學(xué)相容性,保證固態(tài)電解質(zhì)和固體電極接觸充分,在服役過程中界面接觸穩(wěn)定,不易分離,同時電解質(zhì)和電極之間無電化學(xué)副反應(yīng)發(fā)生。
根據(jù)電池材料組成,固態(tài)鋰離子電池可分為固態(tài)電解質(zhì)、正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物資、導(dǎo)電劑和集流體。
固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)鋰離子電池的核心部件,目前重要有聚合物固態(tài)電解質(zhì)、氧化物固態(tài)電解質(zhì)、硫化物固態(tài)電解質(zhì)三大類。
聚合物固態(tài)電解質(zhì)由聚合物基體和鋰鹽絡(luò)合而成。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性、優(yōu)良的耐高溫性、較寬的電化學(xué)窗口、接近1的鋰離子遷移數(shù)等優(yōu)勢,是當(dāng)前的研發(fā)熱點。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)根據(jù)應(yīng)用場景可分為薄膜型和非薄膜型。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)是目前固態(tài)電解質(zhì)體系中離子電導(dǎo)率最高的電解質(zhì),但開發(fā)難度最大。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)根據(jù)組成組元可分為二元硫化物和三元硫化物。
固態(tài)鋰離子電池可以使用液態(tài)鋰離子電池幾乎所有的負(fù)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(fù)極材料。
憑借固態(tài)電解質(zhì)先天優(yōu)勢,金屬鋰及鋰合金也是固態(tài)鋰離子電池重要的負(fù)極材料之一,理論比容量達3860mAh/g。