下一代电池技术——全固态电池

全固态电池是指电池的正负极之间没有液态电解液的电池。对于当前的锂离子电池,液态的电解液作为锂离子在正负电极间往返的媒介,而全固态电池就是将液态电解液变为固态,同时锂离子也可实现正负极间的往返。举个形象的例子,全固态电池相当于使锂离子往返路径从水上通道(液态电解质)变为了路上通道(固态电解质)。 为何要称为全固态电池?目前市面上有宣称固态电池研发成功甚至量产实际上这种类型的电池是在液体电解液里面加了一些固态电解质,或者是在固态电解质里面加了有机电解液,严格意义上来讲,不能称为固态电池,这里强调电解质是完全固态的。 相比于液态电解质电池,全固态电池具有天然的优势: a.不会因电解液泄漏或挥发而引起电池起火等安全事故,同时采用不可燃的固态电解质替换了具有可燃性的液态电解质,电池安全性大幅提高。 b.能实现快速放电。 c可以采用之前因电解液溶解而不能使用的高电压正负极材料,从而大幅提高电池的能量密度。 d.电池自放电大幅降低。 c.电池设计自由度增加,相同容量下电池变得更加轻巧。 f.由于固态电池内部不含液体,可实现电芯内部的多层化设计,大大减少了电池组装壳体等用料,进一步为电池减负。 目前,技术层面上全固态电池还需要解决两个难题: a.当前固态电解质可以分为固体聚合物、氧化物、硫化物三种体系,但无论哪一种体系,离子电导率还远低于液态电解质。离子电导率即锂离子的通过率,直接决定了锂离子在正负极之间运输的通畅性。 b.固态电解质有很高的界面阻抗,传统液态电解质与正负极的接触方式为液/固接触,界面湿润性良好,界面之间不会产生大的阻抗,而固态电解质与正负极之间以固/固界面方式接触,接触面积小,紧密性更差,因此界面阻抗较高,会影响锂离子在界面之间的传输。 全固态电池是最有希望实现量产的下一代电池技术,这也成为了产业界与科学界的共识,无疑也是全球众多科研机构、车企、电池厂商以及国家关注和抢夺的高地。