全固態(tài)電池能夠成為電池科研與工業(yè)界公認(rèn)的下一步電池發(fā)展的主流方向,與其獨(dú)特的性能有著直接的關(guān)系。
高安全性:固態(tài)電池因其固態(tài)電解質(zhì)可以將空氣正極側(cè)和鋰金屬負(fù)極側(cè)分離,能夠完全防止大氣成分和鋰金屬的直接反應(yīng),而且電池的最高工作溫度可以從現(xiàn)在的40℃提升到更高,這樣就可以使電池的適應(yīng)工作溫度區(qū)間更寬,應(yīng)用范圍也會(huì)更廣。因此安全性是全固態(tài)電池領(lǐng)域發(fā)展的最根本驅(qū)動(dòng)力之一。
高能量密度:固態(tài)電池將傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜和電解液換成了固態(tài)的電解質(zhì)材料后,鋰離子電池的適用材料體系也發(fā)生改變,最為核心的一點(diǎn)是可以不必使用嵌鋰的石墨負(fù)極,而是直接使用金屬鋰來(lái)做負(fù)極,這樣可以明顯減輕負(fù)極材料的用量,使得電池的能量密度有明顯提高。而能量密度的提高則有利于把電池做得更加輕便,我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展方向之一就是輕量化,如果固態(tài)電池能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化,將會(huì)對(duì)此有所貢獻(xiàn)。
柔性化前景:由于固態(tài)電池可輕薄化的體態(tài)優(yōu)勢(shì),使其具有可進(jìn)一步優(yōu)化成柔性電池的潛質(zhì)。由固態(tài)電池發(fā)展成的柔性電池可以經(jīng)受幾百到幾千次的彎曲而保證性能基本不衰減,這種電池對(duì)于一些可穿戴電子設(shè)備是最佳的電源選擇。蘋(píng)果公司大力研發(fā)固態(tài)電池,也正是看中了其柔性化的前景。
然而一種產(chǎn)品的問(wèn)世,總需要經(jīng)過(guò)各種考驗(yàn),固態(tài)電池也不例外。全固態(tài)鋰電池中,電極與固體電解質(zhì)之間的固-固接觸相比固-液接觸具有更高的界面接觸電阻,同時(shí),界面相容性和穩(wěn)定性也顯著影響全固態(tài)鋰電池的循環(huán)性能和倍率性能。此外,固態(tài)電池還面臨生產(chǎn)工藝待提高、成本待下降的發(fā)展瓶頸。
常州煜明電子有限公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一系列綜合性能優(yōu)異的全固態(tài)聚合物電解質(zhì),該新型全固態(tài)電解質(zhì)膜的電化學(xué)窗口可高達(dá)4.6v,電解質(zhì)熱穩(wěn)定溫度至少能達(dá)到200℃,當(dāng)這種電解質(zhì)用于全固態(tài)鋰離子電池時(shí),經(jīng)過(guò)1000次的充放電長(zhǎng)循環(huán),仍保持92%的容量。目前這種高能量密度、高性能全固態(tài)鋰電池已經(jīng)通過(guò)了11000米全海深模擬壓力倉(cāng)循環(huán)壓力測(cè)試,將來(lái)有望成為“蛟龍?zhí)枴钡热I钌顫撈鞯睦硐肽芰縿?dòng)力。