鋰電池的下一代會(huì)是什么電池？

鋰電池的發(fā)展方向不僅只是市場(chǎng)消費(fèi)者關(guān)注的問(wèn)題，更是鋰電池研發(fā)制造廠商需要關(guān)注和深思問(wèn)題。在雙向的驅(qū)動(dòng)下，鋰電池的下一代會(huì)是什么電池呢？進(jìn)過(guò)鋰電池市場(chǎng)用戶需求的應(yīng)用反饋和鋰電池研發(fā)制造廠商的研究探討，目前鋰電池的下一代大概率會(huì)是固態(tài)電池。

固態(tài)電池從推出概念開始就因?yàn)槠漭^高的能量密度和安全性備受電池行業(yè)的關(guān)注，被很多朋友拿來(lái)與鋰電池比較，但是對(duì)于不了解電池的朋友來(lái)說(shuō)，很難理解固態(tài)電池是什么電池，下面就簡(jiǎn)單來(lái)介紹一下吧。

全固態(tài)鋰電池，是一種使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料，不含有任何液體的鋰電池，主要包括全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰電池，差別在于前者負(fù)極不含金屬鋰，后者負(fù)極為金屬鋰。

全固態(tài)鋰電池的分類：

伴隨著全固態(tài)鋰電池?zé)岬呐d起，各種“全固態(tài)”或“固態(tài)”概念的鋰電池相繼出現(xiàn)，存在著混淆概念的現(xiàn)狀。特將已出現(xiàn)的七類跟固態(tài)鋰電池相關(guān)的概念進(jìn)行了梳理，并進(jìn)行了初步的總結(jié)。

液態(tài)鋰電池：電芯在制造過(guò)程中不含有固體電解質(zhì)，只含有液體電解質(zhì)的鋰電池，包括液態(tài)鋰離子電池和液態(tài)金屬鋰電池。

凝膠電解質(zhì)鋰電池：電芯中液態(tài)電解質(zhì)以凝膠電解質(zhì)形式存在，電芯中不含固體電解質(zhì)，這實(shí)際屬于液態(tài)鋰離子電池范疇。

半固態(tài)鋰電池：電芯電解質(zhì)相中，質(zhì)量或體積的一半是固體電解質(zhì)，另一半是液體電解質(zhì)；或者電芯中一端電極是全固態(tài)，另一端電極中含有液體。

準(zhǔn)固態(tài)鋰電池：電芯的電解質(zhì)中含有一定的固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)，液體電解質(zhì)的質(zhì)量或體積小于固體電解質(zhì)的比例。

固態(tài)鋰電池：電芯中含有較高質(zhì)量或體積比的固體電解質(zhì)，同時(shí)含有少量液體電解質(zhì)的電池，被一些研究人員稱之為“固態(tài)鋰電池”，但這實(shí)際上不是全固態(tài)鋰電池。混合固液鋰電池：電芯中同時(shí)存在固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)。包括前述半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、固態(tài)鋰電池等均為混合固液鋰電池的一種。由于不需要人為根據(jù)固液比例分類，也不會(huì)產(chǎn)生歧義，推薦使用這一術(shù)語(yǔ)，也可以稱為“混合固液電解質(zhì)鋰電池”。

全固態(tài)鋰電池：電芯由固態(tài)電極和固態(tài)電解質(zhì)材料構(gòu)成，電芯在工作溫度范圍內(nèi)，不含有任何質(zhì)量及體積分?jǐn)?shù)的液體電解質(zhì)，也可稱為“全固態(tài)電解質(zhì)鋰電池”。能夠充放電循環(huán)的可進(jìn)一步稱為“全固態(tài)鋰二次電池”或“全固態(tài)電解質(zhì)鋰二次電池”。

為什么固態(tài)電池會(huì)是鋰電池的下一代？

從電池結(jié)構(gòu)原理和材料上來(lái)說(shuō)：

固態(tài)電池相關(guān)于傳統(tǒng)鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)比較明顯。首先就是體積，由于不要電解液和隔膜，由固態(tài)電解質(zhì)取代，相同的能量密度下，固態(tài)電池的厚度會(huì)更小。其次就是重量方面，在使用固態(tài)電解質(zhì)后，石墨負(fù)極可用金屬鋰替代，以減輕負(fù)極材料的用量，使整個(gè)電池重量明顯減輕。同時(shí)，更高的安全性，更好的快速充電能力也是其較目前鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)。固態(tài)電池的負(fù)極使用的是金屬鋰制作的，電解質(zhì)則是固體無(wú)機(jī)或高分子材料，能量密度可不是普通鋰離子電池可以相比的，會(huì)比鋰離子電池高出20%～30%不等。在集成進(jìn)電動(dòng)汽車時(shí)，固態(tài)電池還具有結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)模可調(diào)、設(shè)計(jì)彈性大等利于整車集成的特點(diǎn)。

從裝車后的續(xù)航能力來(lái)說(shuō)：

以目前電動(dòng)汽車為例，目前使用鋰電池的續(xù)航里程為500公里左右，假如采用固態(tài)電池技術(shù)可以將其續(xù)航里程提升至750公里。但目前來(lái)說(shuō)，受成本、技術(shù)方面的因素影響，固態(tài)電池短時(shí)間內(nèi)比較難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。由此可見，固態(tài)電池在單位體積能量密度方面要比鋰電池大，具有更大的電池容量。

安全性也是固態(tài)電池的另一大優(yōu)點(diǎn)。重要使用液態(tài)鋰離子電池選擇使用的液態(tài)有機(jī)電解液極其出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，但是開始使用固態(tài)電池的話，電池的安全性能就可以大幅度的提升。清華學(xué)院副教授李亮表示，由于固態(tài)電池具備不易燃的特點(diǎn)，而且液態(tài)電池液也不會(huì)在其中出現(xiàn)，腐蝕性也是不存在的，電池的安全性因此也會(huì)更高。符合未來(lái)電池的發(fā)展趨勢(shì)。