固态电池相比锂离子电池实现安全与性能双提升

来源：存能电气  日期：2020-07-15 09:29  浏览量：次

固态电池相比锂离子电池实现安全与性能双提升。由于科学界普遍认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。基于安全和能量密度上的优势，固态电池已成为未来锂电池发展的必经之路。

固态电池相比锂离子电池实现安全与性能双提升

本质上，固态电池的原理和“传统”的锂电池是相同的，都是靠着锂离子在电池的正负两极之间穿梭往来，实现充放电的功能。不同的是，固态电池中的电解质是固态的，而传统锂电池的电解质是液态的。

固态电池最大的优势：重量轻，能量密度高，体积小，更安全。因为它使用的材料不同，所以它要比液态锂电池轻很多，而且能量密度相对要高，在传统的锂电池当中需要隔膜和电解液，而它们的重量和体积占比较大，固态电解质可以把正负极之间的距离缩短到几微米，可以大大降低固态电池的厚度。

1.目前安全性最高

固态电池本质上比现有的锂离子电池更安全，能量密度也更高，锂离子电池依赖易燃液体电解质将存储在分子键中的化学能量快速转移至电能中。研究人员将液体电解质转化为电化学电池内部的固体聚合物，利用了液体和固体的特性以克服当前影响电池设计的关键限制。在此种情况下，固态电解质可以防止金属形成树突，从而导致电池短路、过热和故障。

2.能量密度高

一是电压平台提升，负极金属锂，正极高电势材料，电化学窗口5V以上；使用了全固态电解质后，锂离子电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

3.循环寿命长

固态电池设计开发相比传统锂离子电池循环寿命达到1200次以上，有望避免液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题，大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命。

4.工作温度范围宽

研究人员表示，由于固体更紧密坚固，这种高导电性的固态锂电池能在更宽的温度范围下供电，抵抗物理损伤和高温的能力更强。研究小组开发的称为锂超离子导体（Li10GeP2S12）的新材料，仍然用锂作离子导体，但给它们涂了一层晶体结构层，他们对这种固态锂电池进行了测试，发现其在导电性能上达到了现有液态锂离子电池的水平，而且新电池能在-100℃到100℃之间的温度范围内工作。

5.薄膜柔性化

能够制成体积非常小的电池也是全固态电池技术的一大特色，这可以方便电池适应各种新型小尺寸智能电子设备的应用，而在这一点上传统的锂离子电池的技术是很难达到的。全固态电池可以经过进一步的优化，变成柔性电池，从而带来更多的功能和体验。

8.可快速充电

固态电池可在室温下实现稳定的充电和放电循环，并可同时快速充电。新型固态电池充满电仅需1小时。

8.多功能封装

固态电池的封装相对简单，能省掉电池包外壳、冷却等系统，同时可实现电池柔性化、异形化，根据不同应用场景设计不同形状，灵活性更强。

9.生产效率提高

无需封装液体，支持串行叠加排列和双极机构，可减少电池组中无效空间，提高生产效率。

固态电池引来各大锂电池厂商争相布局

据不完全统计，目前全球范围内致力于固态电池技术研发与应用的车企与动力锂电池厂商有20多家，其中不少企业都宣布要量产固态电池，并制定了相应的发展路线计划。国际上，除了大众汽车，宝马、丰田、本田、日产、松下等车企及电池企业均在固态电池领域有所布局。

在国内动力电池企业中，清陶能源、宁德时代、赣锋锂业、辉能、北京卫蓝、卡耐新能源等走在固态电池研发前列。新造车企业中，蔚来汽车、天际汽车、爱驰汽车已分别与辉能科技达成合作，共同研发固态电池。

固态电池可以解决安全性、能量密度以及特殊功能（比如柔性）等需求，目前已经有一部分技术路线接近了工业化的条件，在近几年内应该会有产品问世。

总体来说：固态电池凭借其高安全性、高能量密度、耐高温、长寿命等优点，开创性地解决了传统有机电解液电池存在的寿命短、易燃、易爆等一系列问题，成为造福人类的一项颠覆性的突破技术。固态电池是未来锂电池发展的必然选择，越早了解越早掌握主动权。