液态锂离子电池为何会频发爆炸,有专家分析,原因在于传统锂离子电池在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏;电解液为有机液体,在高温下会加剧发生副反应、氧化分解、出现气体、发生燃烧的倾向。
而近年来,学术界、产业界认为采用固态电池在安全性上相对有所保障,视其可以继承液态锂离子电池的江湖地位。
储能的春天已经到来,储能行业开始萌芽开花,在各类储能技术中,电池储能最受关注,也是发展最快的储能技术方向。全固态锂离子电池是规模化储能理想的化学电源。我国科学院电工研究所储能技术研究组陈永翀教授表示。
专家认为,全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本上解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能的理想化学电源。
北京理工大学电动汽车辆国家工程实验室、我国电工技术学会电动汽车辆专业委员会委员孙立清曾表示,相较于传统锂离子电池,固态锂离子电池的差异在于电解质固态化,理论上存在一定的优势。
由于固态锂离子电池采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂离子电池的电解液,大大提升了锂离子电池的能量密度。采用固态电解质,可以阻止电池中的一些成分燃烧。
与会专家介绍,固态锂离子电池的密度及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,在同样的电量下,固态电池体积将变得更小。而且,由于固态电池中没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不要再额外新增冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。
开发还在路上,一些关键问题有待突破
将固态电解质引入锂离子电池,是为了突破目前有机电解液存在的种种限制,提升电池的能量密度、功率、温度范围和安全性。与会专家提出,真正实现这些目标,仍需首先解决现有电解质材料本身以及与电极界面存在的问题。
我国科学院上海硅酸盐研究所副研究员靳俊介绍说,近几年他们实验室重要开发采用固态电解质的锂硫电池体系。用固态电解质修饰金属锂后,可以提高电池的循环稳定性。他们还提出一个双电解质体系锂硫电池概念,采用具有锂离子导电特性LAGP体系的固体电解质,在正负极间采用少量液态电解液进行界面润湿,测试结果可以看到,首次放电比容量能够达到理论容量80%以上,尤其在充放电效率方面,基本上接近100%,完全没有液态锂硫电池中存在的穿梭效应问题。为了进一步解决电池的安全问题,他们把这个界面凝胶化,以保证里面没有流动态的电解液,通过聚合物进行修饰,还可以缓冲循环过程中的体积效应。