全固态金属锂离子电池是将来电动汽车电池的发展方向。全固态金属锂离子电池在电池范畴发展的根本驱动力之一就是安全性。全固态锂离子电池之所以受到广泛关注,重要是因为它有望处理目前困扰动力锂电池发展的两大关键问题——安全性差和能量密度低,其潜在的优点包括:安全性高、能量密度高、正极选材范围宽、系统比能量高。
全固态金属锂离子电池是将来电动汽车电池的发展方向
全固态金属锂离子电池应该是将来电动汽车电池的发展方向,预计全固态电池会在2020年到2025年间首批进入市场,但目前还有很多基础科研问题要冲破。预计2020年,我国动力锂离子电池产业规模有望冲破1600亿元,可以说我国锂电市场已经提前步入动力锂电池驱动时代。
行业技术进步之快,每年都有分明的进步,甚至按季度计,结合材料易得、安全性、低成本、比容量、便携性、使用方向等需求,将来必将是依需求不同的百花齐放式发展。而负极材料也将发生大的变化,金属固态锂离子电池将可能是非常有潜力的方向。
阳极为锂金属的全固态电池有望处理传统锂离子电池的电解质泄漏、易燃和能量密度有限等问题,人们普遍认为,锂金属是全固态电池的最佳阳极材料,因为它具有最高的理论容量和已知阳极材料中最低的电位。
相同能量下,全固态电池更薄且体积更小。传统锂离子电池中,隔膜和电解液共占据了电池中近4成的体积和2成的质量。假如用固态电解质取代,那么电极间距可以缩短到微米级,极大降低电池厚度,因此全固态锂离子电池技术是电池小型化,薄膜化的必经之路。
从长远来看,我们应该提高安全性,追求全固态金属锂,逐渐新增固体电解质和负极中的锂含量。从综合指标上看,目前的研究还远远不能满足动力锂电池的技术要求,我们希望一步步往前走,逐步改善现有锂离子电池兼顾能量密度和安全性方面的挑战。
针对新型化学储能技术范畴对高安全性、长寿命锂二次电池的发展需求,发展大容量全固态锂离子电池前沿技术刻不容缓。全固态金属锂离子电池有可能具有安全性能好、能量密度高和循环寿命长等优势。近年来,固体电解质材料,特别是硫化物电解质材料在离子电导率方面取得了重大冲破,因此全固态锂离子电池技术渐渐开始引起世界范围内的研发机构和大型公司的重视。
目前真正意义上的高能量密度全固态金属锂离子电池仍未产业化,国内外研发制造设备差距不大,基本处于同一水平。全固态电池作为锂离子电池将来发展的一个方向,全球范围内已有多家公司开始布局,对高能量密度全固态金属锂离子电池研发投入力度逐步增大。全固态动力锂电池的技术进步对推动我国新能源行业发展具有紧要意义和实用价值。
总结:基于安全和能量密度上的优点,固态电池已成为将来锂离子电池发展的必经之路。全固态锂离子电池是将来的发展方向,但还要较长时间的科研攻关。