全固態(tài)或固態(tài)鋰電池是什么，它的潛在優(yōu)勢分析

（文章來源：鋰電池UPS）

隨著全固態(tài)鋰電池的推廣，各種“全固態(tài)”或“固態(tài)”鋰電池的概念層出不窮。解決鋰電池安全性能的重要任務(wù)，就這樣落到了全固態(tài)鋰電池的肩上。

為了獲得與基于液體電解質(zhì)的鋰電池相當(dāng)?shù)哪芰棵芏?，固體電解質(zhì)需要具有高離子電導(dǎo)率、力學(xué)強(qiáng)度好、不可燃、化學(xué)穩(wěn)定性等特性。在動(dòng)力鋰電池市場，全固態(tài)電池是近兩年來炙手可熱的話題。盡管對于全固態(tài)鋰電池的未來還存在著爭論，但從各電動(dòng)車生產(chǎn)商和動(dòng)力電池供應(yīng)商的投資動(dòng)作來看，全固態(tài)電池應(yīng)該是未來5~10年的主流方向。

固態(tài)鋰電池：一些研究人員將固體電解質(zhì)和少量液體電解質(zhì)的高質(zhì)量或體積比的電池稱為“固態(tài)電池”。全固態(tài)鋰電池：電池由固態(tài)電極和固態(tài)電解質(zhì)數(shù)據(jù)組成。在工作溫度范圍內(nèi)，電池不含任何質(zhì)量和體積分?jǐn)?shù)的液體電解質(zhì)。

全固態(tài)電池顧名思義就是電池里面沒有氣體、液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，用固體電解質(zhì)來代替現(xiàn)有鋰離子電池中使用的液體成分。使用固態(tài)電解質(zhì)后，全固態(tài)電池相比于一般鋰離子電池，可以實(shí)現(xiàn)更輕的質(zhì)量、更小的體積，能量密度也有較大幅度的提升。

本質(zhì)上，固態(tài)電池的原理和“傳統(tǒng)”的鋰電池是相同的，都是靠著鋰離子在電池的正負(fù)兩極之間穿梭往來，實(shí)現(xiàn)充放電的功能。不同的是，固態(tài)電池中的電解質(zhì)是固態(tài)的，而傳統(tǒng)鋰電池的電解質(zhì)是液態(tài)的。

全固態(tài)鋰電池分為全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰電池，前者的負(fù)極不含金屬鋰，后者的負(fù)極不含金屬鋰。根據(jù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，與液態(tài)鋰離子電池相比，全固態(tài)金屬鋰電池可能具有安全性能好、能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)。近年來，固體電解質(zhì)數(shù)據(jù)，尤其是硫化物電解質(zhì)數(shù)據(jù)，在離子電導(dǎo)率方面取得了重大突破，全固態(tài)鋰電池技術(shù)逐漸受到世界各地研究機(jī)構(gòu)和大型企業(yè)的關(guān)注。

全固態(tài)鋰電池的潛在優(yōu)勢，高安全性能：固體電解質(zhì)替代可燃液體電解質(zhì)，固體電解質(zhì)有望克服鋰枝晶的出現(xiàn)；高能量密度：負(fù)極可為金屬鋰負(fù)極；循環(huán)壽命長：可防止液體電解質(zhì)充放電過程中固體電解質(zhì)界面膜的形成和生長；電化學(xué)窗寬：可達(dá)5V，適用于高壓正電極數(shù)據(jù)；回收方便：無廢液，處理相對簡單。

總體來看固態(tài)電池的發(fā)展，電解質(zhì)可能遵循從液態(tài)、半固態(tài)、固液混合到固態(tài)的路徑發(fā)展，最后到全固態(tài)。筆者認(rèn)為，2020年前采用高鎳正極+準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300Wh/Kg，2025年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負(fù)極電池實(shí)現(xiàn)400Wh/Kg，2030年前燃料/鋰硫/空氣電池實(shí)現(xiàn)500Wh/Kg。

可見，全固態(tài)電池已經(jīng)成為動(dòng)力鋰電池市場的下一個(gè)風(fēng)口。固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池相比具有更高的能量密度，同時(shí)擁有更大的功率和更長的使用時(shí)間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢。
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