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什么是“全固體電池”?——5分鐘圖解搞定

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月02日  

問 什么是全固體電池?


答 正負極之間沒有電解液,只有電池隔離膜的電池。目前豐田、寶馬、日產等汽車企業都把固體電池作為EV的殺手锏在大力開發之中。2017年12月21日本田也宣布正在開發用于汽車長距離行駛的全固體電池。


問 為什么能夠不使用電解液?


答 以鋰離子2次電池為代表的搖擺電池(Rocking chair battery)中,電解液和電極之間不發生化學反應(氧化還原反應),所以從原理上來說不需要電解液。


問 為什么現在固體電池熱起來了?


答 固體電解質的研究雖然已有20多年,但是一只未能找到超過電解液的鋰離子順暢通道,直到2011年以后才取得了多個重大進展。


問 用固體材料做通道的優點和有待解決的課題都有哪些?


答 請看下圖


問 為什么通道采用固體材料就能提高能量密度?


1)可以使用容量密度更高、電勢更高的材料。


電解質變為固體材料后,不易出現電極材料溶解現象。而且與電解液相比,有許多電化學性質穩定性較高的固體材料可以用作電解質,從而使得電解液時代無法使用的高輸出電壓、或者大電流容量密度的正極或負極材料都有了使用的可能。


目前已經開出正極采用硫,負極采用金屬鋰的全固體鋰硫電池;還有采用FDK和富士通研究所共同開發的焦磷酸鈷鋰(Li2CoP2O7)材料作為正極,實現5V左右全固體電池的報告。


2)電池包裝可以簡化


沒有了漏液問題,安全性能提升,過去為了確保電池安全而采用的包裝、治具、冷卻裝置等都可以簡化。同樣容量的電池可以做得更加小巧。


3)可以設計出更加新穎的電池單元


比如,可以將電極和固體電解質做成薄膜狀并多層疊加,從而大幅提高電極利用效率的設計出多層電池。


已有研究報告指出,即便使用現有電極材料,使用固體材料作為電解質后,在理論上也有可能實現目前電池約2倍體積能量密度的電池。


問 都有哪些公司正在研發全固體電池?


答 如下圖。除了一些傳統電池企業外,更多的是新入企業。尤其是半導體關聯企業以及被動元件企業,其產品化時間表相對較早。而那些人才流出企業對于全固體電池的開發卻不那么積極。


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