什么是固態電解質？為什么能取代液態電池電解液的地位？
來源：寶鄂實業
2019-04-24 19:25
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開發還在路上，一些關鍵問題有待突破
將固態電解質引入鋰電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會專家提出，真正實現這些目標，仍需首先解決現有電解質材料本身以及與電極界面存在的問題。
中國科學院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年他們實驗室主要開發采用固態電解質的鋰硫電池體系。用固態電解質修飾金屬鋰后，可以提高電池的循環穩定性。他們還提出一個雙電解質體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性LAGP體系的固體電解質，在正負極間采用少量液態電解液進行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量80％以上，尤其在充放電效率方面，基本上接近100％，完全沒有液態鋰硫電池中存在的穿梭效應問題。為了進一步解決電池的安全問題，他們把這個界面凝膠化，以保證里面沒有流動態的電解液，通過聚合物進行修飾，還可以緩沖循環過程中的體積效應。
清華大學材料學院副教授李亮亮團隊，正在研制一種氧化物固態電解質及固態鋰電池的原型，采用三元正極，固態電解質膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，上千次循環后容量保持81％。
合肥博澳國興能源技術有限公司鄭明森博士指出，目前研發的疊片式大容量固態聚合物鋰離子電池，結構相對簡單、節點少，不需要管理系統，在組裝電池組時只需串聯而非并聯。采用一些固態的電解液替代傳統的液態電解液，可以解決電池的漏液和碰撞后燃燒問題，提高了電池的安全性。
當然，固態電池開發還在路上，仍存在一些關鍵問題有待突破。專家表示，固體電池應用于儲能領域需考慮到長壽命、安全性等因素。另外，還需解決長期循環過程中的體積效應、穩定性和界面相容性等問題。
北京理工大學電動車輛國家工程實驗室、中國電工技術學會電動車輛專業委員會委員孫立清曾表示，相較于傳統鋰電池，固態鋰電池的差異在于電解質固態化，理論上存在一定的優勢。
由于固態鋰電池采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升了鋰電池的能量密度。采用固態電解質，可以阻止電池中的一些成分燃燒。
專家介紹，固態鋰電池的密度及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態電池體積將變得更小。而且，由于固態電池中沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。
將固態電解質引入鋰電池，是為了突破目前有機電解液存在的種種限制，提升電池的能量密度、功率、溫度范圍和安全性。與會專家提出，真正實現這些目標，仍需首先解決現有電解質材料本身以及與電極界面存在的問題。
中國科學院上海硅酸鹽研究所副研究員靳俊介紹說，近幾年他們實驗室主要開發采用固態電解質的鋰硫電池體系。用固態電解質修飾金屬鋰后，可以提高電池的循環穩定性。他們還提出一個雙電解質體系鋰硫電池概念，采用具有鋰離子導電特性LAGP體系的固體電解質，在正負極間采用少量液態電解液進行界面潤濕，測試結果可以看到，首次放電比容量能夠達到理論容量80％以上，尤其在充放電效率方面，基本上接近100％，完全沒有液態鋰硫電池中存在的穿梭效應問題。為了進一步解決電池的安全問題，他們把這個界面凝膠化，以保證里面沒有流動態的電解液，通過聚合物進行修飾，還可以緩沖循環過程中的體積效應。
清華大學材料學院副教授李亮亮團隊，正在研制一種氧化物固態電解質及固態鋰電池的原型，采用三元正極，固態電解質膜和石墨負荷作負極，電池能量密度以及安全性非常好，上千次循環后容量保持81％。
合肥博澳國興能源技術有限公司鄭明森博士指出，目前研發的疊片式大容量固態聚合物鋰離子電池，結構相對簡單、節點少，不需要管理系統，在組裝電池組時只需串聯而非并聯。采用一些固態的電解液替代傳統的液態電解液，可以解決電池的漏液和碰撞后燃燒問題，提高了電池的安全性。
當然，固態電池開發還在路上，仍存在一些關鍵問題有待突破。專家表示，固體電池應用于儲能領域需考慮到長壽命、安全性等因素。另外，還需解決長期循環過程中的體積效應、穩定性和界面相容性等問題。
北京理工大學電動車輛國家工程實驗室、中國電工技術學會電動車輛專業委員會委員孫立清曾表示，相較于傳統鋰電池，固態鋰電池的差異在于電解質固態化，理論上存在一定的優勢。
由于固態鋰電池采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升了鋰電池的能量密度。采用固態電解質，可以阻止電池中的一些成分燃燒。
專家介紹，固態鋰電池的密度及結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，在同樣的電量下，固態電池體積將變得更小。而且，由于固態電池中沒有電解液，封存將會變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，不僅節約了成本，還能有效減輕重量。
