全固態(tài)鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
固態(tài)鋰電池相對(duì)于傳統(tǒng)鋰電池的液態(tài)電解液而言的,電解質(zhì)為導(dǎo)電率很高的純固態(tài)物質(zhì),這是一種針對(duì)電解液形態(tài)的命名方式。與固態(tài)電池平行的另外兩種技術(shù)路線應(yīng)該可以叫做液態(tài)電解液鋰電池和半固態(tài)電解液半固態(tài)鋰電池。液態(tài)電解液鋰電池,傳統(tǒng)稱呼中三元、磷酸鐵鋰、錳酸鋰都屬于液態(tài)電解液鋰電池范圍。半固態(tài)電解液,電解質(zhì)是介于固態(tài)和液態(tài)之間的狀態(tài),現(xiàn)在常見的材料是聚合物電解質(zhì),在常溫下為凝膠態(tài)。
1、全固態(tài)鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
1)安全性好,電解質(zhì)無腐蝕,不可燃,也不存在漏液問題;
2)高溫穩(wěn)定性好,可以在60℃-120℃之間工作;
3)有望獲得更高的能量密度。固態(tài)電解液,力學(xué)性能好,有效抑制鋰單質(zhì)直徑生長造成的短路問題,使得可以選用理論容量更高的電極材料,比如鋰單質(zhì)做負(fù)極;固態(tài)電解質(zhì)的電壓窗口更寬,可以使用電位更高的材料做正極而不惜擔(dān)心電解質(zhì)分解問題;
4)固態(tài)電解質(zhì)支持電芯薄膜化設(shè)計(jì),最小可以達(dá)到幾個(gè)納米,拓競了鋰電池的應(yīng)用范圍,并且使得電池自帶柔性成為可能。
5)可以選用電阻較大、充放電過程體積變化比較大的材料做正負(fù)極,薄膜化的正負(fù)極材料,只要成膜性能好,即使材料電阻偏大,只要足夠薄以后,依然不會(huì)給電池特性帶來明顯影響。
2、全固態(tài)鋰電池的缺點(diǎn)
1)溫度較低的時(shí)候,內(nèi)阻比較大;
2)材料導(dǎo)電率不高,功率密度提升困難;
3)制造大容量單體困難;
4)大規(guī)模制造中的正負(fù)極成膜技術(shù)還在集中火力研究中。
5)全固態(tài)電池的界面問題,全固態(tài)鋰電池,一個(gè)重要的技術(shù)難點(diǎn)是電解質(zhì)與電極之間形成高電阻界面問題。整個(gè)技術(shù)都還在發(fā)展過程中,對(duì)此問題暫時(shí)沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn),一般推測的全國態(tài)電池正負(fù)極與電解質(zhì)之間的界面形成原因:
1)由于外加電壓高于電解質(zhì)能夠承受的電壓范圍,使得電解質(zhì)發(fā)生氧化或者還原,進(jìn)而在正極或者負(fù)極表面上形成界面;
2)固體電解質(zhì)的性質(zhì)本身就與電極材料不相容,因而發(fā)生反應(yīng),生成物結(jié)成界面;3)充放電過程中,離子的嵌入脫出過程的副產(chǎn)物,形成電極與固態(tài)電解質(zhì)的界面。
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