目前新能源汽车大多使用的都是传统的锂离子电池,都含有液态有机电解质,不含液态电解质的固态电池优势很多。中南大学化学化工学院教授刘洪涛在接受《我国汽车报》记者采访时介绍,相较于目前使用的液态锂离子电池,固态电池具有六大显著优势。
一是高安全性能,传统锂离子电池采用有机液体电解液,在过度充电、内部短路等异常的情况下,电池容易发热,造成电解液气胀、自燃甚至爆炸,存在严重的安全隐患。而很多无机固态电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题,聚合物固体电解质相比于含有可燃溶剂的液态电解液,电池安全性也大幅提高。
二是高能量密度,固态锂离子电池负极可采用金属锂,电池能量密度有望达到300~400Wh/kg甚至更高,其电化学稳定窗口可达5V以上,可匹配高电压电极材料,进一步提升质量能量密度;没有液态电解质和隔膜,减轻电池重量,压缩电池内部空间,提高体积能量密度;安全性提高,电池外壳及冷却系统模块得到简化,提高系统能量密度。
三是循环寿命长,有望防止液态电解质在充放电过程中持续形成和生长SEI膜的问题和锂枝晶刺穿隔膜问题,大大提升金属锂离子电池的循环性和使用寿命。
四是工作温度范围宽,固态锂离子电池针刺和高温稳定性极好,如全部采用无机固体电解质,最高操作温度有望达到300℃,从而防止正负极材料在高温下与电解液反应可能导致的热失控。
五是生产效率提高,无需封装液体,支持串行叠加排列和双极机构,可减少电池组中无效空间,提高生产效率。
六是具备柔性优势,全固态锂离子电池可以制备成薄膜电池和柔性电池,相关于柔性液态电解质锂离子电池,封装更为容易、安全,未来可应用于智能穿戴和可植入式医疗设备等。