全固态薄膜锂电池研究进展,薄膜型全固态锂电池的特点

来源：存能电气  日期：2019-10-30 10:35  浏览量：次

　　全固态薄膜锂电池研究进展，薄膜型全固态锂电池的特点。采用固态电解质替代有机液态电解液，制备全固态锂电池是解决当前锂离子电池安全问题的根本途径。薄膜型全固态锂电池是在传统锂离子电池的基础上发展起来的一种新型结构的锂离子电池。

　　全固态薄膜锂电池研究进展

　　薄膜锂电池的关键材料主要包括正极膜、电解质膜以及负极膜。在薄膜型全固态锂电池中，电解质起着至关重要的作用，直接影响到薄膜电池的充放电倍率、循环寿命、自放电、安全性以及高低温性能。因此，固态电解质薄膜要求具有高的离子电导率、低的电子电导率、宽的电位窗口以及较好的化学和机械稳定性。

　　我国的薄膜型全固态锂电池的研究与商业化起步相对较晚。近年来，薄膜型全固态锂电池的研发及产业化发展有加快的趋势，其对应的应用市场也在逐步扩大。三维薄膜锂电池的研究仍处于初期阶段，大部分研究还处在概念设计、电极制备的状态，完整的三维薄膜锂电池报道极少。对于用金属锂做负极的全固态薄膜锂电池而言，正极材料三维纳米结构的构建尤为重要，其性能直接决定了全电池的性能。然而，三维正极材料构建上的困难一直制约着三维固态薄膜电池的研究与发展。

　　固态的锂电池能够制备柔性与薄膜电池，在3C产品设计中应用更为快速，此外热稳定性的提高加速薄膜型锂电在特种应用领域的应用，如可植入式和智能医疗设备、无线传感器等应用领域有潜在巨大市场。

　　我国的薄膜型全固态锂电池技术成熟度与国际相比仍存在较大的差距，具体表现为：

　　①我国对薄膜型全固态锂电池的关键材料体系研究开发起步较晚，并且在薄膜电池的大规模制备、电池组的设计制造、电池密封保护层、封装技术、失效机制、性能评估标准等方面也缺乏系统的研究；

　　②在薄膜电池制备必需的真空镀膜设备等硬件方面以及必需的溅射靶材等原材料方面，我国与美国应用材料公司、日本爱发科等国际企业相比缺乏相关的研发经验，公开报道的资料极少；

　　③在薄膜电池应用方面，Cymbet等国外企业已实现了薄膜型全固态锂电池在微型电子设备上的应用，而国内暂无可售的薄膜电池产品，在商业化应用方面也尚无公开报道。

　　因此，探索高效、低成本的正极厚膜制备技术是薄膜型全固态锂电池未来进一步发展和产业化应用的关键。随着研究的不断深入和新技术的不断涌现，相信薄膜型全固态锂电池的单体电池容量和能量密度将不断提高，制造成本不断降低，在未来二次电池市场中占有重要的一席之地。

　　薄膜型全固态锂电池的特点

　　薄膜型全固态锂电池具有完美的电极/电解质固-固界面,可以有效解决当前商用锂离子电池的安全性问题,并具有超长的循环寿命、较宽的使用温度范围、较低的自放电率等优点,相比体型固态锂电池性能优越,受到了业界的广泛关注。

　　薄膜型全固态锂电池可以在更为苛刻的环境下使用，如耐高低温能力更强，在低温-40℃、高温150℃下性能良好，从而可用于半导体工业中的高温探测器、石油勘探和空间探测。

　　薄膜电极电势均一，电极局域过充、过放电的风险小。

　　总结：薄膜型全固态锂电池经过多年的发展，表现出优越的安全性、稳定性和电化学性能，已经成为新一代微电子器件不可替代的微型电源。全固态锂电池的优点,即固态电解质的使用有助于提高锂电池安全性。