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固態鋰電池可繼承液態鋰電池"江湖地位"嗎

來源:存能電氣  日期:2020-06-12 16:45  瀏覽量:

固態鋰電池可繼承液態鋰電池“江湖地位”嗎?不久前在北京召開的第二屆儲能電池技術發展方向研討會上,與會專家就目前電池存在的問題進行了深入討論,認為固態鋰電池相對更加理想的選擇。鋰電池廠家認為,固態鋰電池采用固態電解質替代傳統有機液態電解液,有望從根本上解決電池安全性問題,是電動汽車和規模化儲能的理想化學電源。

固態鋰電池可繼承液態鋰電池“江湖地位”嗎?

固態鋰電池.jpg

通過設計生產的鋰電池為半固態鋰電池,日前意大利研究人員經過8年努力研發出了一種新型半固態氧流量鋰電池,具有高達1兆瓦時/噸的能量密度,同時還可以像汽車“加油”一樣,在幾分鐘內通過更換電池內部液體電解質完成充電。該電池采用一種新型液體電解質,能夠有效導致電池失效的物質生成,并保持電池性能,這種新型高能量密度半固態鋰氧電池出了優異特性。

可繼承液態鋰電池“江湖地位”液態鋰電池為何會頻發,有專家分析,原因在于鋰電池在大電流下工作有可能出現鋰枝晶,從而刺破隔膜導致短路破壞;電解液為有機液體,在高溫下會加劇發生副反應、氧化分解、產生氣體、發生燃燒的傾向。

儲能的春天已經到來,儲能行業開始萌芽開花,在各類儲能中,電池儲能也是發展快的儲能方向。固態鋰電池是規模化儲能理想的化學電源。近年來,學術界、產業界認為采用固態電池在安全性上相對有所保障,視其可以繼承液態鋰電池的“江湖地位”。

固態鋰電池的優勢特點

(1)固態鋰電池采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質,取代以往鋰電池的電解液,大大提升了鋰電池的能量密度。采用固態電解質,可以阻止電池中的一些成分燃燒。

(2)固態鋰電池的密度及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,傳導更大的電流,進而提升電池容量。因此在同樣的電量下,固態鋰電池體積將變得更小。而且由于固態鋰電池中沒有電解液,封存將會變得更加容易,在汽車等大型設備上使用時,也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等,不僅節約了成本,還能有效減輕重量。

(3)目前研發的疊片式大容量固態聚合物鋰離子電池,結構相對簡單、節點少,不需要管理系統,在組裝電池組時只需串聯而非并聯。采用一些固態的電解液替代傳統的液態電解液,可以解決電池的漏液和碰撞后燃燒問題,提高了電池的安全性。

(4)薄、體積小:傳統鋰電池中需要使用隔膜和電解液,它們加起來占據了電池中近40%的體積和25%的質量。而如果把它們用固態電解質取代,正負極之間的距離可以縮短到甚至只有幾到十幾個微米,這樣電池的厚度就能大大地降低,因此全固態電池技術是電池小型化,薄膜化的必經之路。

固態鋰電池開發還在路上,仍存在一些關鍵問題有待突破。專家表示,固體鋰電池應用于儲能領域需考慮到長壽命、安全性等因素;另外還需解決長期循環過程中的體積效應、穩定性和界面相容性等問題。目前正針對關鍵核心問題展開更詳細的研究。

目前最有可能被應用到固態鋰電池中的固態電解質材料包括PEO基聚合物電解質、NASICON型和石榴石氧化物電解質、硫化物電解質。雖然存在諸多問題,但固態鋰電池的發展前景是非常光明的,在未來替代現有液態鋰電池成為主流儲能電源也是大勢所趨。

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