鋰電池的下一代會是什么電池？

鋰電池的發(fā)展方向不僅只是市場消費(fèi)者關(guān)注的問題，更是鋰電池研發(fā)制造廠商需要關(guān)注和深思問題。在雙向的驅(qū)動下，鋰電池的下一代會是什么電池呢？進(jìn)過鋰電池市場用戶需求的應(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是固態(tài)電池。

固態(tài)電池從推出概念開始就因為其較高的能量密度和安全性備受電池行業(yè)的關(guān)注，被很多朋友拿來與鋰電池比較，但是對于不了解電池的朋友來說，很難理解固態(tài)電池是什么電池，下面就簡單來介紹一下吧。

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”，但這實際上不是全固態(tài)鋰電池?；旌瞎桃轰囯姵兀弘娦局型瑫r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，也不會產(chǎn)生歧義，推薦使用這一術(shù)語，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)電池會是鋰電池的下一代？

從電池結(jié)構(gòu)原理和材料上來說：

固態(tài)電池相關(guān)于傳統(tǒng)鋰離子電池優(yōu)點比較明顯。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，使整個電池重量明顯減輕。同時，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。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，會比鋰離子電池高出20%～30%不等。在集成進(jìn)電動汽車時，固態(tài)電池還具有結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)模可調(diào)、設(shè)計彈性大等利于整車集成的特點。

從裝車后的續(xù)航能力來說：

以目前電動汽車為例，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。但目前來說，受成本、技術(shù)方面的因素影響，固態(tài)電池短時間內(nèi)比較難實現(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。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，而且液態(tài)電池液也不會在其中出現(xiàn)，腐蝕性也是不存在的，電池的安全性因此也會更高。符合未來電池的發(fā)展趨勢。