行業(yè)前沿〡都在等的固態(tài)電池，真的那么好嗎？

文章來源：http://chxxb.cn 發(fā)布時(shí)間：2024-04-01 瀏覽次數(shù)：2

1831年到1834年，Michael Faraday發(fā)現(xiàn)了固體電解質(zhì)硫化銀和氟化鉛，為固態(tài)離子學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

1950年代后半期，多種電化學(xué)體系曾使用銀離子固體電解質(zhì)，但存在內(nèi)阻高、能量密度低、電壓低等主要問題。

1990年代，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一類新型固態(tài)電解質(zhì)，用于制造薄膜鋰離子電池。

直到2000年，各大汽車廠商和開發(fā)商開始對固態(tài)電池技術(shù)產(chǎn)生越來越大的興趣。

固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池技術(shù)。與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池不同，固態(tài)電池中不含液體，所有材料都以固態(tài)形式存在。具體來說，它由正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)組成，而液態(tài)鋰電池則由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜組成。

固態(tài)電池的電解質(zhì)為固態(tài)，這種結(jié)構(gòu)可以使更多帶電離子聚集在一端，傳導(dǎo)更大的電流，從而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態(tài)電池的體積將變得更小。

固態(tài)電池的主要優(yōu)勢

安全性：固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，相比于液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，具有更高的耐高溫性、不易燃性和不易爆炸的特性，大大提高了電池的安全性。

能量密度：半固態(tài)電池、固態(tài)電池和鈉離子電池的設(shè)計(jì)以及材料選擇使得其具有更高的能量密度，能夠在相同體積或重量下存儲(chǔ)更多的能量。

其他優(yōu)勢：固態(tài)電池的功率重量比較高，適合于電動(dòng)汽車。此外，由于沒有電解液，封存將會(huì)變得更加容易，在汽車等大型設(shè)備上使用時(shí)，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節(jié)約了成本，還能有效減輕重量。

固態(tài)電池也面臨著一些挑戰(zhàn)

材料：固態(tài)電池只有在使用新型化學(xué)物質(zhì)、使用純鋰金屬作為陽極電極的情況下，才能發(fā)揮很大優(yōu)勢，而將這種化學(xué)物質(zhì)推向市場仍有很多困難。

鋰在充放電過程中的膨脹：這會(huì)損壞電池并導(dǎo)致電池壽命縮短，不能持續(xù)多次充電循環(huán)，也許只能持續(xù)10次。

安全性：若電池在車禍中破裂，鋰會(huì)與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)。

固態(tài)電池的應(yīng)用前景

固態(tài)電池可能是未來電池技術(shù)的發(fā)展方向之一，但也許不是最好的。液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時(shí)，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機(jī)供電的固態(tài)電池，其成本會(huì)達(dá)到1.5萬美元，而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達(dá)到令人咋舌的9000萬美元。Sastry表示，固態(tài)電池生產(chǎn)成本居高不下的一個(gè)重要原因在于生產(chǎn)效率低下。

盡管如此，許多公司和技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)都在積極研究和開發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。例如，豐田公司曾大肆宣揚(yáng)其進(jìn)展，并承諾最早將于2027年交付固態(tài)電池。據(jù)報(bào)道，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為固態(tài)電池避免了目前技術(shù)中使用的液態(tài)電解質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)更大的續(xù)航里程，從而改變電動(dòng)汽車。

此外，一些公司已經(jīng)開始了半固態(tài)電池的商業(yè)化生產(chǎn)。例如，上汽集團(tuán)與清陶能源共同研發(fā)的第一代固態(tài)電池已經(jīng)開始排產(chǎn)，預(yù)計(jì)將在2024年5月正式上市的智己L6車型上使用這款半固態(tài)電池。