固態(tài)電池是公認的下一代動力電池,它或?qū)⑷〈簯B(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。目前,包括寧德時代、比亞迪、國軒高科等企業(yè)都聲稱在該領域有深度的研究,只是具體情況不得而知。
那么,相對于當前市場主流的鋰離子電池,固態(tài)電池有著怎樣的優(yōu)點與缺點呢?
優(yōu)點1、安全性好。
液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆,以及在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜,引起電池短路,造成安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)可以抑制鋰枝晶、不易燃燒、不易爆破、無電解液走漏、不會在高溫下發(fā)生副反應等,也就是說在大電流下工作不會因出現(xiàn)鋰枝晶而刺破隔膜導致短路,不會在高溫下發(fā)生副反應,不會因產(chǎn)生氣體而發(fā)生燃燒,因此,安全性被認為是固態(tài)電池發(fā)展的最根本驅(qū)動力之一。
優(yōu)點2、能量密度高
液體電解質(zhì)電池能量密度最高可至300Wh/kg,但是超過500Wh/kg被認為是不可能的。全固態(tài)電解質(zhì)后,電池可以不必使用嵌鋰的石墨負極,而是直接使用金屬鋰來做負極,這樣可以大大減輕負極材料的用量,使得整個電池的能量密度有明顯提高。固態(tài)電池研發(fā)可提供的能量密度基本可達300-400Wh/kg。
優(yōu)點3、循環(huán)性能強。
固態(tài)電解質(zhì)解決了液態(tài)電解質(zhì)在充放電過程中形成的固體電解質(zhì)界面膜的問題和鋰枝晶現(xiàn)象,大大提升了鋰電池的循環(huán)性和使用壽命,理想情況下循環(huán)性能表現(xiàn)優(yōu)異,能夠達到45000次左右。
優(yōu)點4、適用范圍擴大。
固態(tài)電解質(zhì)賦予固態(tài)鋰電池結(jié)構緊湊、規(guī)模可調(diào)、設計彈性大等特點,即可應用于驅(qū)動微型電子器件,也可用于動力和儲能領域。此外,固態(tài)電池也擁有更寬的溫度工作范圍,目前基本保證-25℃—60℃的溫度范圍。
在擁有優(yōu)點的同時,固態(tài)電池也有極其明顯的缺點。這些缺點,其實正是固態(tài)電池研究過程中需要解決的問題。
缺點1、界面阻抗過大。
固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面是固--固狀態(tài),因此電極與電解質(zhì)之間的有效接觸較弱,離子在固體物質(zhì)中傳輸動力學低。
缺點2、成本相對較高。
據(jù)了解,液態(tài)鋰電池的成本大約在120-200美元/KWh,如果使用現(xiàn)有技術制造足以為智能手機供電的固態(tài)電池,其成本會接近1萬美元,而足以為汽車供電的固態(tài)電池成本更是達到令人咋舌的5000萬美元以上。
固態(tài)電解質(zhì)電導率總體偏低導致了其倍率性能整體偏低,內(nèi)阻較大,充電速度慢,且成本總體偏高,現(xiàn)在的固態(tài)電池如果要和普通鋰離子電池在傳統(tǒng)市場上競爭,并沒有太大的優(yōu)勢。
因此,發(fā)揮固態(tài)電池本身高安全性、高溫穩(wěn)定性、可能達到的柔性等其它多功能特性,與傳統(tǒng)鋰離子電池在差異化的市場中進行競爭,可能是固態(tài)電池近期內(nèi)比較有希望的市場突破方向。
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