???
本文為節(jié)選內(nèi)容
如需更多報(bào)告，聯(lián)系客服
固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)、安全性更強(qiáng)，能量密度更高：傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液等關(guān)鍵組件構(gòu)成，正負(fù)極材料負(fù)責(zé)存儲(chǔ)鋰離子，直接影響電池的能量密度，電解液影響鋰離子在充放電過程中的遷移速度，通常采用有機(jī)溶劑作為介質(zhì)。固態(tài)電池主要由正極、負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)等主材組成，固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替代了液態(tài)電解質(zhì)。根據(jù)固態(tài)電池內(nèi)部液體含量，可以分為電池液體含量超過10%就是液態(tài)電池；液體含量在5%-10%被定義為半固態(tài)電池；0%則為全固態(tài)電池，固態(tài)電池可實(shí)現(xiàn)更高的能量密度及更強(qiáng)的安全性 液態(tài)電池已接近能量密度上限，固態(tài)電池能量密度更高。鋰離子電池理論能量密度上限為300Wh/kg，目前已基本接近能量密度上限，固態(tài)電池相較而言采用固態(tài)電解質(zhì)，可大幅提升電池能量密度，能量密度可突破500Wh/kg，幫助電車實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)續(xù)航。 液態(tài)電解質(zhì)存在熱失控問題，固態(tài)電解質(zhì)熔沸點(diǎn)更高，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，安全性更強(qiáng)。液態(tài)電池主要存在的問題是熱失控問題，電池溫度低于60℃時(shí)，電池正常工作，當(dāng)電池遭遇撞擊、過度充電或外力穿刺等問題時(shí)導(dǎo)致電池溫度升至90℃以上，負(fù)極表面的SEI膜開始分解，造成嵌鋰碳直接暴露在電解液中，二者反應(yīng)后導(dǎo)致熱失控進(jìn)一步加劇，產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，隔膜逐步熔化，開始發(fā)生內(nèi)部短路，最終溫度達(dá)到200攝氏度以上，電解液分解釋放氧氣，最終產(chǎn)生電池燃燒或者爆炸，相較于液態(tài)電池，固態(tài)電池用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)及隔膜，固態(tài)電解質(zhì)的初始放熱溫度基本都在200℃以上，無液態(tài)流動(dòng)電解質(zhì)，具有不可燃特性，因此固態(tài)電池更加安全。同時(shí)致密固態(tài)電解質(zhì)可以阻擋鋰枝晶穿刺，降低短路風(fēng)險(xiǎn)。 ? 離子電導(dǎo)率低、循環(huán)壽命差：固態(tài)電池中電極與電解質(zhì)之間的界面接觸為固-固接觸，接觸面積小，界面電阻高，同時(shí)固體電解質(zhì)中有大量的晶界存在，且晶界電阻往往高于材料本體電阻，不利于鋰離子在正負(fù)極之間傳輸，從而影響快充性能和循環(huán)壽命，同時(shí)固-固接觸為剛性接觸，對(duì)電極材料體積變化更為敏感，循環(huán)過程中容易造成電極顆粒之間以及電極顆粒與電解質(zhì)接觸變差，造成應(yīng)力堆積，導(dǎo)致電化學(xué)性能衰減，甚至導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，造成容量迅速衰減，導(dǎo)致循環(huán)壽命差的問題。 ? 固態(tài)成本較為高昂。固態(tài)電解質(zhì)用到的部分稀有金屬原材料價(jià)格較高，氧化物電解質(zhì)含鋯、硫化物電解質(zhì)含鍺，疊加為高能量密度使用的高活性正負(fù)極材料尚未成熟，全固態(tài)對(duì)生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控也提出了更嚴(yán)苛的要求，生產(chǎn)設(shè)備替換率大，全固態(tài)電池成本預(yù)計(jì)明顯高于現(xiàn)有液態(tài)電池。 固態(tài)電池分為四類技術(shù)路線，各有優(yōu)劣。根據(jù)固態(tài)電池電解質(zhì)材料進(jìn)行劃分，固態(tài)電池可以劃分為聚合物、氧化物、硫化物、鹵化物四種，四種技術(shù)路線各有優(yōu)劣，目前看市場(chǎng)主要以硫化物為發(fā)展主流方向。 硫化物未來潛力最大，頭部電池廠商均重點(diǎn)布局。硫化物固態(tài)電解質(zhì)未來最具潛力，具備極高的離子電導(dǎo)率，部分硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率甚至已經(jīng)超越電解液，此外具備相對(duì)較好的界面接觸性能、柔韌可加工性，成為主流廠商重點(diǎn)布局的路線。目前來看，國(guó)內(nèi)寧德時(shí)代、比亞迪、華為，日本的豐田、松下，韓國(guó)的三星SDI、LG新能源、SK on，美國(guó)的QuantumScape、Solid Power等均重點(diǎn)布局硫化物體系。硫化物體系具備突出的性能優(yōu)勢(shì)，待材料、設(shè)備、工藝突破后，預(yù)計(jì)成為未來全固態(tài)電池的主流路線。
