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固态电池会是“引爆”电动汽车的催化剂吗?

admin 2020-1-1 13:00 689人围观 专题

相比目前纯电动车采用的锂离子或锂聚合物电池,全固态锂电池可“省略”隔膜材料,固态电解质本身充当了隔膜,因而固态锂电池的结构更接近“三明治”。


需要说明的是,固态锂电充放电机理与常规锂电池相似,都是锂离子在电极材料上的嵌入与脱嵌过程,不过得益于固态电解质在密度与结构方面的优势,带电离子聚集在一端,传导的电流更大,从而提升了电池容量,换言之,体积相同的情况下,固态电池的容量会大于常规锂离子电池。


由此说来,固态电池的优点可归结为以下几点:


更轻:伴随电极与电解质迈入全固态,锂离子电池的材料体系也会发生相应变化,电池能量密度提升的同时,电池单体、电池组甚至电池包的重量也随之下降。综合当前报道,“试制”阶段的全固态电池能量密度已可达300Wh/kg~400Wh/kg。


更薄:舍弃液态电解质与隔膜材料后,正负极间仅剩固态电解质,因而两极间的距离可缩短至十几微米,甚至更低。


更稳定:虽然固态陶瓷氧化物电解质自身较“脆”,但依旧具备一定的柔性,配合相应的封装材料,电池在经受上千次也可保证性能不会衰减。


更安全:眼下,造成锂离子电池自燃、爆炸的原因有很多,而热管理失效和锂枝晶问题仍是主要因素。所谓热管理失效,是由于电池包需要上千个电池单体组成,常规锂电池电解质中的有机物,有概率在高温下发生氧化分解或副反应并产生气体,造成电池鼓胀甚至爆炸;而锂枝晶则是电池在充放电中难以规避的问题,如果枝晶间电解质隔膜穿透,便会造成电池短路,进而引发自燃。虽然固态电池并非“不可能”产生枝晶,但能够得到抑制,且全固态电池中不易生长枝晶,伴随科技手段进步,枝晶问题也有望得到解决。


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