固態(tài)鋰電池量產(chǎn)需要克服的原因

固態(tài)鋰電池研發(fā)制造理論已經(jīng)被提出很久時(shí)間了，但是到目前為止市場(chǎng)上依然看不到固態(tài)鋰電池商用的影子，這是為什么呢？因?yàn)楣虘B(tài)鋰電池要實(shí)現(xiàn)商用的話，還有很多技術(shù)難題需要客服的。那都有哪些呢？

針對(duì)固態(tài)鋰電池面臨的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)，大致可以匯總為如下三條。

1、固態(tài)鋰電池使用的電解質(zhì)還沒(méi)有找到最適合的

電解質(zhì)是電池中電子（鋰離子）流通的介質(zhì)，其導(dǎo)電性能的好壞對(duì)電池性能至關(guān)重要。固態(tài)電極與固體電解質(zhì)之間會(huì)形成固界面，界面阻抗會(huì)高引出庫(kù)倫效率問(wèn)題、固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極產(chǎn)生副反應(yīng)；正極鋰離子脫嵌過(guò)程中產(chǎn)生的氧將會(huì)與硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的鋰產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電作用，電解質(zhì)與正極材料之間陽(yáng)離子的互擴(kuò)散會(huì)形成SEI膜（一種覆蓋在電極表面的鈍化層），并在反復(fù)的循環(huán)中出現(xiàn)增厚、阻礙離子運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象。這一現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致電池的庫(kù)倫效率降低。而電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性對(duì)全固態(tài)鋰電池長(zhǎng)循環(huán)壽命又至關(guān)重要。

2、電解質(zhì)從“液態(tài)”轉(zhuǎn)向“固態(tài)”充滿挑戰(zhàn)。

在固態(tài)電解質(zhì)選擇、電芯設(shè)計(jì)上需要不斷解決循環(huán)過(guò)程中固相界面接觸及體積膨脹問(wèn)題。其中，氧化物材料的柔韌性比較差，界面接觸較差，會(huì)導(dǎo)致界面阻抗增加；聚合物則存在著導(dǎo)電率過(guò)低的問(wèn)題，比現(xiàn)在液態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電率低4-5個(gè)數(shù)量級(jí)；硫化物固態(tài)電池則面臨電解質(zhì)對(duì)空氣敏感、制造條件苛刻、原材料昂貴、規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)不成熟等問(wèn)題。為了兼顧高能量密度、高安全、長(zhǎng)壽命等綜合性能，固態(tài)電池需要匹配高比能的正負(fù)極材料，如高鎳三元正極、硅碳負(fù)極、金屬鋰負(fù)極等。這些高比能正負(fù)極材料的引入也為研制固態(tài)電池帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)，仍需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)和比較，提出綜合優(yōu)化的解決方案。而整個(gè)過(guò)程中不管是新材料的開(kāi)發(fā)還是老材料的改良都需要耗費(fèi)巨大的時(shí)間、精力和投入。在此，必須像科研人員致敬！

3、固態(tài)鋰電池批量制造面臨工程和成本問(wèn)題。

到目前為止，固態(tài)電池的原型已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，但電動(dòng)汽車(chē)要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航需要的電芯數(shù)量至少是迄今為止在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的20倍。目前每塊電池的制造成本約為10萬(wàn)美元，這意味著工廠將很難批量制造。從實(shí)驗(yàn)室到工廠的研制過(guò)程能否加快，在生產(chǎn)線上能否生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)的固態(tài)電池，性能是否達(dá)到人們的期望，是否具備在車(chē)用領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用，這些都是極為關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)。盡管有高能量密度、高安全性的突出優(yōu)勢(shì)，但就目前業(yè)界的研發(fā)進(jìn)展來(lái)看，現(xiàn)階段固態(tài)電池在材料成本、加工成本、量產(chǎn)能力等方面都或多或少存在著短時(shí)間無(wú)法突破的短板。如果有參與過(guò)電動(dòng)汽車(chē)國(guó)態(tài)電池項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的對(duì)這點(diǎn)估計(jì)體會(huì)尤為深刻，這造的哪是車(chē)??！