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所有材料都以固態(tài)形式存在的全固態(tài)電池優(yōu)勢解析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:806次  |  2021年06月08日  

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中,為我們的生活帶來便利,那么你了解這些高科技可能會(huì)含有的全固態(tài)電池嗎?固態(tài)電池公司如雨后春筍般出現(xiàn)在國內(nèi)外。許多世界知名的汽車公司在2017年宣布,從2020年到2025年,所有固態(tài)鋰離子電池都將量產(chǎn)并投放汽車。許多研究人員和公司認(rèn)為,關(guān)于鋰硫,鋰空氣,鋁,鎂電池和不存在的石墨烯電池,全固態(tài)金屬鋰離子電池是替代現(xiàn)有高能量密度鋰離子電池的最有可能的候選人。技術(shù)方面,其能量密度預(yù)計(jì)為現(xiàn)有鋰離子電池的2至5倍,循環(huán)性和使用壽命更長,倍率性能更高,并且可以從根本上解決現(xiàn)有液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的安全性問題。實(shí)際上,體積能量密度關(guān)于電池是非常重要的參數(shù)。用外行的話來說,體積能量密度更高,因此相同質(zhì)量的電池可以做得更小。電子產(chǎn)品中的可用空間通常非常有限。電池占據(jù)了許多產(chǎn)品(例如手機(jī)和平板電腦)體積和質(zhì)量的近1/3,許多制造商和消費(fèi)者希望進(jìn)一步新增電池容量(新的要求新增電池壽命)體積小巧(便于攜帶,美觀且易于設(shè)計(jì)),高緊湊度和最高體積能量密度的鋰鈷氧化物(LCO)電池仍是主流產(chǎn)品。


假如將它們替換為固體電解質(zhì)(重要是有機(jī)和無機(jī)陶瓷材料),則正極和負(fù)極(傳統(tǒng)上填充有隔膜電解質(zhì),現(xiàn)在已經(jīng)填充有固體電解質(zhì))之間的距離可以縮短到幾十倍,甚至幾十倍,這樣就可以大大減小電池的厚度,因此,全固態(tài)電池技術(shù)是使電池薄膜化和小型化的唯一途徑。制作非常小的電池的能力也是所有固態(tài)電池技術(shù)的重要特點(diǎn),它可以促進(jìn)電池適應(yīng)各種新型小型智能電子設(shè)備的應(yīng)用,在這一點(diǎn)上,傳統(tǒng)的鋰離子電池離子電池技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)。假如能夠成功開發(fā)出全固態(tài)電池,則可以改善其高溫安全性和熱失控行為,從而簡化或消除散熱系統(tǒng),并優(yōu)化熱管理系統(tǒng);內(nèi)部串設(shè)計(jì)也可以用來進(jìn)一步節(jié)省設(shè)定。流體的重量與能量密度相同的液體電解質(zhì)電池有關(guān),系統(tǒng)的能量密度會(huì)更高,并且能量密度的降低率系統(tǒng)的全固態(tài)電解質(zhì)電池應(yīng)更低。因此,從電池系統(tǒng)的角度來看,關(guān)于相同的正極材料和負(fù)極材料系統(tǒng),全固態(tài)電池系統(tǒng)的能量密度可能略高于液體電解質(zhì)電池系統(tǒng)的能量密度。全固態(tài)電池可以進(jìn)一步優(yōu)化并變成柔性電池,從而帶來更多的功能和體驗(yàn)。實(shí)際上,即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄至毫米或更小之后也常常是可彎曲的,并且該材料將變得柔軟。相應(yīng)地,全固態(tài)電池在更薄更輕之后將大大提高其靈活性。通過使用適當(dāng)?shù)陌b材料(而不是剛性外殼),制成的電池可以承受數(shù)百至數(shù)千次的彎曲時(shí)間。性能基本上不衰減。實(shí)際上,以各種可穿戴設(shè)備為代表的柔性電子設(shè)備是下一代電子產(chǎn)品發(fā)展的重要方向,這就要求產(chǎn)品中的組件也必須具有柔性。因此,柔性全固態(tài)電池被用于科學(xué)研究和工業(yè)。,非常有前途的未來之星。在使用所有固體電解質(zhì)之后,鋰離子電池的適用材料系統(tǒng)也會(huì)改變。核心點(diǎn)是不必使用嵌入鋰的石墨陽極,而可以直接使用金屬鋰作為陽極,這樣可以顯著減少負(fù)極材料的能量。能量可以顯著新增整個(gè)電池的能量密度。顯然,全固態(tài)鋰離子電池是否真正解決了鋰離子電池的本質(zhì)安全問題,仍然要更廣泛,更深入的研究和數(shù)據(jù)積累。目前尚無法斷定,全固態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)金屬鋰離子電池在整個(gè)生命周期內(nèi)的安全性將明顯優(yōu)于優(yōu)化的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池。離子電池和基于不同固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池電池在安全性方面也可能存在重大差異,這要系統(tǒng)研究。

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