固态锂离子电池的优势有什么呢?

2021-02-02      978 次浏览

固态锂离子电池的优势


①固态锂离子电池的确具备非常多的优点,因固态电解质具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液的性质,不会使车辆发生自燃事件,大大加强了安全性,的确是一种理想的电动汽车电池材料。


②由于采用了有机电解液的传统锂离子电池,在过度充电、内部短路等异常情况下容易导致电解液发热,从而引发自燃甚至自爆的安全隐患。固态电池基于固态材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液等条件,安全系数较之锂离子电池有着先天的优势。


③目前体系下的锂离子电池已经接近极限性能,即便是特斯拉NCA18650电芯下的电池组,能量密度可以达到250瓦时/千克,应用于Model3的21700电芯能量密度达到300瓦时/千克,支持续航里程400到500公里,也仍然无法解决续航里程焦虑。


固态电池的电解质无需隔膜和电解液,并不存在漏液、腐蚀等问题,可以简化电池外壳及冷却系统模块,进一步减轻电池模组的重量,达到节能的效果。此外,全新的正负极材料配套可以使得电化学窗口达到5V以上,从根本上提高能量密度,有望达到500瓦时/千克。


目前主流电动汽车普遍使用的三元锂离子电池组,其实存在一定的缺陷,因为无论从化学结构是电池结构来说,三元锂材料都非常容易发热。假如不能把压力及时传导出去,电池就有爆炸的风险,今年发生的数起电动汽车自燃事件,也大半有此缘故。


且就续航角度而言,三元锂离子电池组的单体能量密度目前也面对瓶颈,很难有所突破。假如要提高能量密度,只能新增镍的含量或者添加CA,但高镍的热稳定性很差,容易出现剧烈反应。因此,目前只能在电池容量与安全性之间做出取舍。


即使是非常擅长科技与技术研发的丰田也表示,固态电池在2030年才能实现量产,可见固态电池的研发还是存在部分难题。事实上,固态电池由于不要液体的浸润,仅要固态电解质将正负极片隔开,那么金属物质材料的选择就变得非常关键。


而目前这项技术最大的挑战也就在于,由于固态电解质电导率总体低于液态电解液,这导致了目前固态电池的倍率性能整体偏低,内阻较大,所以固态电池暂时无法满足快充要求。如今,以松下、宁德时代为首的公司的三元锂离子电池组研发技术已经是"炉火纯青",即使是在短时间内将固态锂离子电池研发出来,也难以实现量产。


毕竟,一项新的技术走向世界时,总是要公司拥有相应的产品量产量力,才能实现大面积的推广与应用。尽管目前的固态锂离子电池还面对着很多的问题,在能量密度上也暂时没有太大的优势,但其的确拥有非常高的安全性,假如能研发出合适的金属材料,或许整个动力锂电池行业,都将迎来新的突破。


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