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全固態(tài)鋰電池有哪些優(yōu)勢？

來源:全固態(tài)鋰電池 | 作者:友創(chuàng)偉業(yè) | 發(fā)布時(shí)間: 2021-01-05 | 1999 次瀏覽 | 分享到:
全固態(tài)鋰電池之所以會(huì)讓國際巨頭們看中是因?yàn)樗型鉀Q目前困擾動(dòng)力電池行業(yè)的兩大“挑戰(zhàn)”——安全隱患和能量密度偏低問題。全固態(tài)鋰電池相比于液態(tài)鋰離子電池具有以下這些優(yōu)勢：
 
1、全固態(tài)鋰電池安全性能高
 
由于液態(tài)電解質(zhì)中含有易燃的有機(jī)溶劑，發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)溫度驟升容易引起燃燒，甚至爆炸，需要安裝抗溫升和防短路的安全裝置結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)增加成本，但仍無法徹底解決安全問題。號(hào)稱BMS做到全球最好的特斯拉，在今年僅國內(nèi)就有兩輛 ModelS發(fā)生嚴(yán)重起火事件。很多無機(jī)固體電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，也有望克服鋰枝晶現(xiàn)象，因而基于無機(jī)固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰二次電池有望具有很高的安全特性。聚合物固體電解質(zhì)仍然存在一定的可燃燒風(fēng)險(xiǎn)，但相比于含有可燃溶劑的液態(tài)電解液電池，安全性也有較大提高。
 
2、全固態(tài)鋰電池能量密度高
 
目前，市場中應(yīng)用的鋰離子電池電芯能量密度最高達(dá)到260Wh/kg左右，正在開發(fā)的鋰離子電池能量密度可達(dá)到300-320Wh/kg。對(duì)全固態(tài)鋰電池來說，如果負(fù)極采用金屬鋰，電池能量密度有望達(dá)到300-400Wh/kg，甚至更高。
 
需要說明的是，由于固體電解質(zhì)密度高于液態(tài)電解質(zhì)，對(duì)于正負(fù)極材料一樣的體系，液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池能量密度要顯著高于全固態(tài)鋰電池。之所以說全固態(tài)鋰二次電池能量密度高，是因?yàn)樨?fù)極可能采用金屬鋰材料。
 
3、全固態(tài)鋰電池循環(huán)壽命長
 
固體電解質(zhì)有望避免液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中持續(xù)形成和生長固體電解質(zhì)界面膜的問題和鋰枝晶刺穿隔膜問題，有可能大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命。已報(bào)導(dǎo)的薄膜型全固態(tài)金屬鋰電池能夠循環(huán)45000次以上，但目前大容量金屬鋰電池尚未有長循環(huán)壽命的報(bào)道，主要是目前高面容量金屬鋰電極（>3mAh/cm2）的循環(huán)性能還較差。
 
4、全固態(tài)鋰電池工作溫度范圍寬
 
全固態(tài)鋰電池如果全部采用無機(jī)固體電解質(zhì)，最高操作溫度有望提高到300C?甚至更高，目前，大容量全固態(tài)鋰電池的低溫性能有待提高。具體電池的工作溫度范圍，主要與電解質(zhì)及界面電阻的高低溫特性有關(guān)。
 
5、全固態(tài)鋰電池電化學(xué)窗口寬
 
全固態(tài)鋰電池的電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬，有可能達(dá)到5V，適應(yīng)于高電壓型電極材料，有利于進(jìn)一步提高能量密度。目前基于氮化磷酸鋰的薄膜鋰電池可以在4.8V工作。
 
6、全固態(tài)鋰電池具備柔性優(yōu)勢
 
全固態(tài)鋰電池可以制備成薄膜電池和柔性電池，未來可應(yīng)用于智能穿戴和可植入式醫(yī)療設(shè)備等。相對(duì)于柔性液態(tài)電解質(zhì)鋰電池，封裝更為容易、安全。
 
7、全固態(tài)鋰電池回收方便
 
電池回收總的來說是兩種方法，一個(gè)是濕法，一個(gè)是干法。濕法是把里面有毒有害的液體芯取出來，干法是比如破碎把有效的成分提取出來。全固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢就在于，其本身里面沒有液體，所以從理論上來說應(yīng)該沒有廢液，處理起來相對(duì)來說是比較簡單。
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